Статии от Електротехник - София

Print

Наноматериалът, наречен „buckypaper“

http://en.wikipedia.org/wiki/Buckypaper

на вид доста прилича на добре познатата ни хартия, но това е само на пръв поглед. Когато неговото производство навлезе в комерсиална фаза, то ще доведе до революция в производството на почти всичко, което ни идва наум – от самолетите до телевизорите.

Buckypaper е 10 пъти по-лек материал от стоманата, но с потенциал да има до 500 пъти по-голяма здравина, според начина си на обработка. В същото време има проводимост, съизмерима с тази на медта или силиция и топлопроводимост, подобна на стоманата или месинга.

Buckypaper се състои от въглеродни тръбички с дебелина 50 000 пъти по-малка от човешкия косъм. Първоначално е разработен като начин да се работи с нанотръбичките, но поради забалежителните си свойства в момента се изследват потенциалните му приложения и се очаква да намери широко приложение в авио и автомобилната индустрия, за производство на по-мощни компютри, подобрени телевизионни екрани и много други продукти.

До момента buckypaper може да се произвежда в малки количества в лабораторни условия, при това без да се достига максимума на потенциалните му свойства, като същевременно цената му е още доста висока. Но изследователите от Държавния университет на Флорида считат, че скоро ще могат да го направят конкурентен на най-добрите познати до момента композитни материали.

Очакван да промени правилата на играта по отношение на космическите апарати, на този наноматериал в действителност може да се припише „извънземен” произход. През 1985 г. британският изследовател Harry Kroto заедно с екип от Rice University се опитват да пресъздадат условията, съществуващи в звездите. Те се опитват да разберат как в звездите – основният източник на въглерод във вселената – се създава елементът, който е основна градивна единица на живота.

Всичко върви по план, докато не се появява на сцената един неочакван гост – молекула, състояща се от 60 въглеродни атома и сферична форма. Поради сходството с Геодезичните куполи на Buckminster Fuller новата форма на въглерода е наречена buckminsterfullerene, или „buckyballs“ накратко.

За откриването на тази нова, трета чиста форма на въглерода /освен графитът и диамантът/, Kroto и неговите колеги от Rice – Robert Curl Jr. и Richard E. Smalley получават Нобелова награда за химия през 1996 година.

По-късно в Arizona State University японският физик Sumio Iijima успява да създаде разновидност, която има структура на тръбичка, а в лабораторията Smalley успяват да докажат еднозначно, че разтворени в течност и след това пропуснати през фина мрежа въглеродните нанотръбички се слепват и образуват тънък филм – именно това вече е buckypaper.

Тайната на изключителната здравина идва от голямата повърхност на нанотръбичките. Ако се разгънат тръбичките само от един грам от материала, те ще покрият площ, равна на 2/3 от футболно игрище.

Въглеродните нанотръбички вече се ползват за подобряване на здравината на тенис ракети и велосипеди, като в епоксисмолите се добавят от 1 до 5% във вид на фин прах. Но при Buckypaper количеството въглеродни тръбички е около 50% и то във вид на филм.

Един от сериозните проблеми, на които се търси решение, е как да се накарат тръбичките да се групират успоредно, а не в произволни ъгли помежду си. Едно решение е да бъдат поставени в силно магнитно поле, което води до тяхното „правилно” подреждане и значително увеличава колективната здравина.

Друг проблем, който чака решение, е да се намери начин да се свързват здраво тръбичките, които са съвършено гладки и по тази причина това не може да стане с епоксидни смоли – ето защо трябва да се създадат „дефекти”, но не твърде много, за да се подобри свързването.

До момента във Florida State institute са създали въглеродна нанохартия със здравина на 50% от здравината на най-добрия композитен материал, който е познат досега – IM7.
Wang очаква разликата да бъде бързо стопена. Според него до края на следващата година ще има продукт със същата здравина като IM7, но с 35% по-лек.

Макар и произвеждан засега само в лабораторни условия, в областта на наноматериалите да имаш продукт, който можеш да държиш в ръка, е вече сериозно постижение. Очаква се до 5 години да бъде получена сертификация за ползване в авиоиндустрията. Именно за защита на самолетите от електромагнитна интерференция и от мълнии се очаква да бъде първото използване на нановъглеродната хартия на практика.

Например слънцето или Северното сияние могат да пречат на радиопредавателите и други електронни устройства в самолетите. Buckypaper може да даде защита до 4 пъти по-голяма от изискванията на Air Force. Към типичните композитни материали, ползвани в момента, се добавя медна мрежа за защита от мълнии – подмяната и с новата нанохартия ще доведе до снижаване на теглото, а оттам и до икономия на гориво.

Друго потенциално приложение е за изработване на електроди за горивни клетки, в суперкондензатори и акумулатори,в различни електронни компоненти и в системите за охлаждане на компютрите.

„Нашите планове са да имаме някои готови продукти на пазара до 12 месеца – казва Wang – нанотръбичките вече не са лабораторно чудо, те имат потенциал да навлезат в реалния свят”.

 

По материали от: www.technologyreview.com

Copyright 2011. Free joomla templates |photoshop brushes