Gør carbon nanorør lige så anvendelige som almindelig plast

Northwestern Universitys Jiaxing Huang er klar til at genstarte carbon nanorørforskning. Og han gør det med et almindeligt kemikalie, der engang blev brugt i husholdningsrensere.

Ved at bruge en billig, allerede masseproduceret, simpelt opløsningsmiddel kaldet cresol, Huang har opdaget en måde at fremstille kulstofnanorør i hidtil uset høje koncentrationer uden behov for tilsætningsstoffer eller hårde kemiske reaktioner for at ændre nanorørene. I et overraskende twist, Huang fandt også ud af, at når nanorørens koncentrationer stiger, materialet overgår fra en fortyndet dispersion til en tyk pasta, derefter en fritstående gel og til sidst en æltelig dej, der kan formes og formes.

Undersøgelsen blev offentliggjort online den 14. maj i Procedurer fra National Academy of Sciences .

"På grund af deres enestående mekaniske, termiske og elektriske egenskaber, carbon nanorør har tiltrukket stor opmærksomhed for en række applikationer, "sagde Huang, professor i materialevidenskab og teknik i Northwestern's McCormick School of Engineering. "Men efter årtiers forskning og udvikling, noget af spændingen er falmet. "

Grunden? Carbon nanorør er notorisk vanskelige at behandle - især i store mængder. Omkring 10, 000 gange tyndere end et menneskehår, den trætte, rørformede strukturer siges at være stærkere end stål og lede varme og elektricitet langt bedre end kobber. Men når massen produceres - normalt i form af pulvere - snor og klumper rørene sig sammen. Denne komplikation er en stor barriere for materialets udbredte applikationer.

"Samlede rør er svære at sprede i opløsningsmidler, "Sagde Huang." Og hvis du ikke kan få en god spredning, så vil du ikke kunne lave tynde film af høj kvalitet, som mange applikationer er afhængige af. "

For at omgå dette problem, tidligere forskere brugte tilsætningsstoffer til at belægge nanorørene, som kemisk ændrede deres overflader og tvang dem til at adskille. Selvom disse metoder virker, de efterlader rester eller ændrer nanorørens overfladestrukturer, som kan sløve deres ønskværdige egenskaber.

Derimod, Huangs team fandt ud af, at cresol ikke forringer carbon nanorørs overfladefunktioner. Og, efter adskillelse af de sammenfiltrede rør, forskere kan simpelthen fjerne kemikaliet ved at vaske det af eller opvarme det, indtil det fordamper.

At finde uventede æltninger

Efter at have låst op for en ny måde at lave kulnanorør i højere og højere koncentrationer, Huang og hans team opdagede nye former for materialet. Når koncentrationen af ​​carbon nanorør stiger, materialet overgår fra en fortyndet dispersion til en smørbar pasta til en fritstående gel og til sidst til en æltbar dej. Disse forskellige former kan støbes, omformet eller brugt som ledende blæk til 3D-udskrivning.

"Dejen tilstand af nanorør er fascinerende, "sagde Kevin Chiou, en kandidatstuderende i Huangs laboratorium og første forfatter af papiret. "Det kan let formes og støbes til vilkårlige strukturer ligesom legedej."

"Grundlæggende, dette opløsningsmiddelsystem får nu nanorør til at opføre sig ligesom polymerer, "Huang sagde." Det er virkelig spændende at se cresol-baserede opløsningsmidler gøre engang svært at behandle carbon nanorør lige så anvendelige som almindelig plast. "