Team knækker kode til billigt, små kulstof nanorør

Forestil dig en boks, du sætter ind i væggen, som renser din giftige luft og betaler dig kontant.

Det er i bund og grund, hvad forskere fra Vanderbilt University producerede efter at have opdaget planen for at gøre kuldioxiden til det mest værdifulde materiale, der nogensinde er solgt - kulstofnanorør med små diametre.

Carbon nanorør er supermaterialer, der kan være stærkere end stål og mere ledende end kobber. Grunden til at de ikke er i alle applikationer fra batterier til dæk er, at disse fantastiske egenskaber kun dukker op i de mindste nanorør, som er ekstremt dyre. Vanderbilt-holdet viste ikke kun, at de kan fremstille disse materialer af kuldioxid suget fra luften, men hvordan man gør dette på en måde, der er meget billigere end nogen anden metode derude.

Disse materialer, som adjunkt i maskinteknik Cary Pint kalder "sort guld, " kunne styre samtalen fra den negative påvirkning af emissioner til, hvordan vi kan bruge dem i fremtidens teknologi.

"En af de mest spændende ting ved det, vi har gjort, er at bruge elektrokemi til at skille kuldioxid fra hinanden til elementære bestanddele af kulstof og oxygen og sy sammen, med nanometer præcision, disse kulstofatomer til nye former for stof, " sagde Pint. "Det åbner døren til at kunne generere virkelig værdifulde produkter med kulstof nanorør.

"Disse kan revolutionere verden."

I en rapport offentliggjort i dag i ACS anvendte materialer og grænseflader , pint, tværfaglig materialevidenskab Ph.D. studerende Anna Douglas og deres team beskriver, hvordan små nanopartikler 10, 000 gange mindre end et menneskehår kan fremstilles af belægninger på rustfri ståloverflader. Nøglen var at gøre dem små nok til at være værdifulde.

"De billigste kulstof nanorør på markedet koster omkring 100-200 dollars pr. kilogram, " sagde Douglas. "Vores forskning fremskridt viser en vej til at syntetisere kulstof nanorør bedre i kvalitet end disse materialer med lavere omkostninger og ved hjælp af kuldioxid fanget fra luften."

Men at lave små nanorør er ikke en lille opgave. Forskerholdet viste, at en proces kaldet Ostwald-modning - hvor nanopartiklerne, der dyrker kulstofnanorørene, ændrer sig i størrelse til større diametre - er en vigtig modstander mod at producere den uendeligt mere nyttige størrelse. Holdet viste, at de delvist kunne overvinde dette ved at justere elektrokemiske parametre for at minimere disse irriterende store nanopartikler.

Denne kerneteknologi fik Pint og Douglas til at grundlægge SkyNano LLC, en virksomhed fokuseret på at bygge videre på videnskaben om denne proces for at opskalere og kommercialisere produkter fra disse materialer.

"Det, vi har lært, er videnskaben, der åbner døren til nu at bygge nogle af de mest værdifulde materialer i vores verden, såsom diamanter og enkeltvæggede kulstof nanorør, fra kuldioxid, som vi opfanger fra luft gennem vores proces, " sagde Pint.