Extremadamente ligero, eléctricamente altamente conductor y más estable que el acero: debido a sus propiedades únicas, los nanotubos de carbono serían ideales para numerosas aplicaciones, desde baterías ultraligeras hasta plásticos de alto rendimiento, hasta implantes médicos.hasta la fecha, ha sido difícil para la ciencia y la industria transferir las características extraordinarias a escala nanométrica a una aplicación industrial funcional. Los nanotubos de carbono no se pueden combinar adecuadamente con otros materiales o, si se pueden combinar, pierden sus propiedades beneficiosas.Los científicos del grupo de trabajo de Nanomateriales Funcionales en la Universidad de Kiel CAU y la Universidad de Trento han desarrollado un método alternativo, con el cual los pequeños tubos se pueden combinar con otros materiales, para que conserven sus propiedades características."sintió" los tubos en forma de hilo en una red 3D estable que es capaz de soportar fuerzas extremas. Los resultados de la investigación hahora se ha publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
La industria y la ciencia han estado investigando intensamente los tubos de carbono significativamente menos de cien nanómetros de ancho nanotubos de carbono, CNT, con el fin de hacer uso de las extraordinarias propiedades del grafeno laminado. Sin embargo, aún queda mucho más que teoría. "son flexibles como los filamentos de fibra, también son muy sensibles a los cambios ", explicó el profesor Rainer Adelung, jefe del grupo de trabajo de Nanomateriales Funcionales en la CAU." Con los intentos previos de conectarlos químicamente con otros materiales, su estructura molecular también cambió. Esto, sin embargo, deterioraron sus propiedades, principalmente de forma drástica ".
En contraste, el enfoque del equipo de investigación de Kiel y Trento se basa en un simple proceso de infiltración química húmeda. Los CNT se mezclan con agua y se gotean en un material cerámico extremadamente poroso hecho de óxido de zinc, que absorbe el líquido como unesponja. Los CNT goteados como hilos se adhieren al andamio de cerámica, y automáticamente forman una capa estable, similar a un fieltro. El andamio de cerámica está recubierto con nanotubos, por así decirlo. Esto tiene efectos fascinantes, tanto para el andamio como para el andamio.así como para el recubrimiento de nanotubos.
Por un lado, la estabilidad del andamio de cerámica aumenta tan enormemente que puede soportar 100,000 veces su propio peso ". Con el recubrimiento CNT, el material cerámico puede contener alrededor de 7,5 kg y sin él solo 50 g, como si"Lo equipamos con un jersey ajustado de nanotubos de carbono, que proporciona soporte mecánico", resumió el primer autor Fabian Schütt. "La presión sobre el material es absorbida por la resistencia a la tracción del fieltro CNT. Las fuerzas de compresión se transforman en tensión.efectivo."
El principio detrás de esto es comparable con los edificios de bambú, como los que están muy extendidos en Asia. Aquí, los tallos de bambú están tan fuertemente atados con una cuerda simple que el material liviano puede formar andamios extremadamente estables e incluso edificios enteros ".lo mismo en la nanoescala con los hilos CNT, que se envuelven alrededor del material cerámico, solo que mucho, mucho más pequeños ", dijo Helge Krüger, coautor de la publicación.
Los científicos de materiales pudieron demostrar otra ventaja importante de su proceso. En un segundo paso, disolvieron el andamio de cerámica utilizando un proceso de grabado químico. Todo lo que queda es una fina red 3D de tubos, cada uno de los cuales consiste en uncapa de pequeños tubos de CNT. De esta manera, los investigadores pudieron aumentar considerablemente la superficie del fieltro y, por lo tanto, crear más oportunidades para las reacciones. "Básicamente, empaquetamos la superficie de un campo completo de voleibol de playa en un cubo de un centímetro", explicó Schütt.. Los enormes espacios huecos dentro de la estructura tridimensional se pueden llenar con un polímero. Como tal, los CNT se pueden conectar mecánicamente con plásticos, sin modificar su estructura molecular y, por lo tanto, sus propiedades ".los CNT y fabrican un material compuesto eléctricamente conductor. Para hacerlo solo se requiere una fracción de la cantidad habitual de CNT, para lograr la misma conductividad ", dijo Schütt.
Las aplicaciones para el uso van desde la tecnología de batería y filtro como material de relleno para plásticos conductores, implantes para medicina regenerativa, hasta sensores y componentes electrónicos a escala nanométrica. La buena conductividad eléctrica del material resistente al desgarro podría en el futuroTambién puede ser interesante para aplicaciones electrónicas flexibles, en ropa funcional o en el campo de la tecnología médica, por ejemplo. "Es concebible crear un plástico que, por ejemplo, estimule el crecimiento de las células óseas o cardíacas", dijo Adelung. Debido a su simplicidad,Los científicos coinciden en que el proceso también podría transferirse a estructuras de red hechas de otros nanomateriales, lo que ampliará aún más la gama de posibles aplicaciones.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kiel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :