Ny forskning finder, at kulstofnanorør viser et kærligheds-/hadforhold til vand

Carbon nanorør (CNT'er) er værdifulde til en lang række applikationer. Lavet af grafenplader rullet ind i rør 10, 000 gange mindre end et menneskehår, CNT'er har et enestående styrke-til-masse-forhold og fremragende termiske og elektriske egenskaber. Disse funktioner gør dem ideelle til en række applikationer, inklusive superkondensatorer, sammenkoblinger, klæbemidler, partikelfangning og strukturel farve.

Ny forskning afslører endnu mere potentiale for CNT'er:som belægning, de kan både afvise og holde vand på plads, en nyttig egenskab til applikationer som udskrivning, spektroskopi, vandtransport, eller høstflader. Når vand tabes på en CNT-skov, CNT'erne afviser vandet, og det danner en kugle. Imidlertid, når den vendes om, dråben falder ikke til jorden, men klæber sig til overfladen.

"I modsætning til superhydrofobe overflader, hvor dråber let ruller af, når de vippes, CNTs skove er parahydrofobe, hvor dråben både frastødes og tiltrækkes af CNT-overfladen, " forklarer Ziyu Zhou, hovedforfatter af papiret og kandidatstuderende i LAMP Lab. "Det er et had-kærlighedsforhold."

Nøglen til denne befugtningsadfærd er brugen af ​​CNT-skove, der er tætte, lodret pakket på overfladen og den iboende hydrofile CNT-overflade. Skovene er omkring 100 mikrometer i højden og så tætte, at der er over 100 mia. ¹¹ ) CNT'er i 1 cm ² areal. En vis mængde vand synker under kulstofnanorørene og klæber sig til det hydrofile materiale, mens resten afvises i en kugle.

Denne forskning repræsenterer den første observation af parahydrofobicitet i CNT-skove, hvor dråben kan rulle langs overfladen, men ikke falder af, når den vendes på hovedet. Andre overflader i naturen, såsom ferskenfuzz eller rosenblade, udviser også denne befugtningsadfærd, som kan bruges til væsketransport, tekstilbelægningsdesign, membranselektivitet og endda vægklatrerobotik.

Denne befugtningsadfærd kunne også bruges som en måde at konstruere CNT'er i forskellige arrangementer.

"Tidligere forskning viste, at CNT-skove er ustabile under påføring af vand, men vi viser, at vanddråber er, faktisk, stabil på disse tætte CNT-skove, " forklarer Paul Leu, Ph.D., lektor i industriel teknik ved University of Pittsburghs Swanson School of Engineering og forfatter på papiret. "Denne befugtningsadfærd kan bruges til at samle CNT'er i tætte lodrette arrays, overflade striber, og andre unikke former, der kunne bruges til superkondensatorer, sammenkoblinger, og andre applikationer."