Создана прозрачная наноткань с прочностью стали
Нанотрубки, похоже, становятся открытием №1 в области нанотехнологий. Две различные команды исследователей из США и Австралии создали прозрачную ткань, состоящую из нанотрубок длиной 1 (!) метр и шириной 5 сантиметров. Ранее ученым удавалось получить нанотрубки длиной только несколько сантиметров.
Как и ожидалось, лента обладает высокой прочностью. Соотношение прочность/вес материала ленты выше, чем у стали высокой закалки. При этом ткань возможно оборудовать органическими светодиодами, превратив ее в гибкий сверхтвердый OLED-экран.
Похоже не на "рядовое" открытие, а на научную фантастику. Тем не менее, это так. Давно известно, что нанотрубки по прочности превосходят сталь, проводя при этом электричество. Вся загвоздка состояла в том, что до сих пор их не могли производить длиннее 2 сантиметров и тем более не могли прясть из них ткань.
"Наноткань ожидает масса применений: строительные материалы, снаряжение, бронежилеты, OLED-дисплеи; всего и не перечислить... - говорит Рэй Бохман из Техасского университета. - То, что это очень ценный и востребуемый продукт, ускорит его коммерциализацию, и, я уверен, мы увидим уже скоро в различных продуктах использование нанотекстиля".
Наноткань - это, конечно, не массив "цельных" нанотрубок, а композит, состоящий из переплетенного "леса" многослойных нанотрубок длиной 245 мкм и диаметром 10 нм. Образец таких спутанных нанотрубок длиной всего 1 сантиметр может "развернуться" в трехметровую ленту 18-микронной толщины. Если же использовать пластиковый цилиндр в качестве валка, по которому протягивается лента, до исходный материал можно раскатать до 10-ти метровой длины. Оборудование ученых обеспечивало "разворачивание" леса до 1 метра в минуту.
В результате первого цикла производства у ученых получился анизотропный аэрогель на основе нанотрубок с плотностью 0.0015 г/см3. Этот лист выдерживал миллиметровые капли, которые были в 50000 раз тяжелее места контакта с аэрогелем.
Рис. 1. Наноткань из нанотрубок. Эмблема снизу показывает прозрачность ткани
Но ученые решили сделать наноткань более прочной. Для этого они поместили пленку из нанотрубок на плоскость и вертикально погрузили ее в раствор этанола. При этом погружение велось в направлении соединения нанотрубок между собой. После того как плену вытащили, испарение этанола вызвало сокращение толщины пленки до 50 нм из-за эффектов поверхностного натяжения. При этом плотность пленки стала равна 0.5 г/см3.
Усиленная нанопленка и есть конечный продукт. Она прозрачна и проводит электричество. Вдоль направления нанотрубок сопротивление ткани составляет 700 Ом/м2. При этом сопротивление остается постоянным при изгибе пленки в любом направлении.
Как говорят ученые, наноткань может использоваться даже в системах освещения, заменяя традиционные лампы дневного света и лампочки. Прочность пленки - 160 МПа/(г/см3). Прочность полимерных пленок майлар и каптон, использующихся в сверхлегких самолетах - 160 МПа/(г/см3), а прочность закаленной стали - 160 МПа/(г/см3).
Новый метод производства нанотрубок, названный технологией "развертки", имеет ряд преимуществ перед химическим синтезом наноструктур, так как до сих пор удавалось получить нанотрубки длиной только 2-3- сантиметра.
Возможно, благодаря этому открытию запуск коммерческого космического лифта в 2018 году может-таки состояться. Напомним, что основная составляющая космического лифта, транспортирующего грузы на орбиту Земли и гораздо дальше - сверхпрочная и легкая лента на основе нанотрубок.
Источник:
1. Nanotechweb.org: Carbon-nanotube fabric measures up
| 
