Ученым удалось вырастить «лет» углеродных нанотрубок рекордной длины на сегодняшний день

Лес углеродных нанотрубок

В настоящий момент времени множество отраслей промышленности, включая оптику, электронику, медицину, технологии очистки воды и др., испытывают нужду в высококачественных углеродных нанотрубках, трубок из атомов углерода, стенки которых имеют толщину в один атом. Характеристики углеродных нанотрубок, такие, как малый вес, огромная механическая прочность, максимальные значения электрической и тепловой проводимости, химическая стабильность ставят этот материал на первое место по отношению ко многим другим альтернативным материалам. Однако, чтобы удовлетворять возрастающие потребности промышленности, технологии изготовления углеродных нанотрубок должны постоянно совершенствоваться, увеличивая количество и качество конечного продукта.

Ученым уже удавалось вырастить отдельные углеродные нанотрубки, длина которых составляет приблизительно 50 сантиметров. Однако, такие нанотрубки не очень практичны в использовании, для достаточно большого количества областей применения требуется «лес» нанотрубок, выращенный на специальной подложке. Но, несмотря на все предыдущие усилия, ученым не удавалось вырастить такой «лес» с длиной нанотрубок, превышающей 2 сантиметра. Это связано с тем, что наносимый на поверхность подложки катализатор, играющий ключевую роль в процессе выращивания нанотрубок, попросту заканчивается или успевает растерять все свои каталитические свойства.

Группа исследователей из университета Васеды, Япония, нашла способ выращивания углеродных нанотрубок, не подверженный описанному выше недостатку. И в результате, у этих ученых получилось вырастить «лес» углеродных нанотрубок, длиной около 14 сантиметров, в семь раз длиннее, чем это получалось ранее. «В обычной технологии выращивания углеродных нанотрубок они, нанотрубки, достаточно быстро прекращают свой рост из-за возникновения структурных изменений катализатора» — пишут исследователи, — «Мы сосредоточились на разработке новой технологии, которая подавляет эти структурные изменения, что, в свою очередь, позволяет нанотрубкам расти дольше по времени и достигать большей длины».

Процесс выращивания нанотрубок

В качестве катализатора японские исследователи использовали состав, полученный ими в ходе предыдущих исследований. На слой этого катализатора Fe/Al2Ox, нанесенного на поверхность кремниевого основания, было распылено небольшое количество гадолиния. Такой подход сразу же обеспечил увеличения длины выращиваемых нанотрубок до 5 сантиметров.

Для предотвращения деградации катализатора, покрытая им кремниевая пластина была помещена в камеру, где проводился процесс холодного химического осаждения из паровой фазы. Кроме этого, к поверхности разогретой до 750 градусов Цельсия пластины катализатора, была обеспечена постоянная подача атомов испаренного алюминия и железа в очень малых концентрациях (одна часть на миллион).

Этот способ «подпитки» позволил катализатору сохранять свои свойства на протяжении 26 часов времени, за которое нанотрубки успели набрать длину в 14 сантиметров. Дальнейший анализ показал, что выращенные таким способом нанотрубки имеют высокую чистоту и качество, что отражается в положительную сторону на их механической прочности.

Отметим, что данное достижение не только открывает дорогу к более массовому применению углеродных нанотрубок в различных областях науки и техники. Найденный учеными способ регенерации и поддержания катализатора в рабочем состоянии может быть использован и во множестве других областей, таких, как нефтехимия, выращивание искусственных кристаллов, экологически чистая энергетика и многое, многое другое.

Share Button

Материалы по теме:

Создан нанодвигатель, состоящий всего из 16 атомов и работающий на границе между классической физикой и квантовой механикой
Исследователи из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), совместно с их коллегами из других научных организаций, создали то, ...
Машины-монстры: Самое маленькое в мире зеркало, состоящее из нескольких сотен атомов
Используя всего несколько сотен идентичных атомов, физики из института Квантовой Оптики Макса Планка, Германия, собрали то, что можно назвать самым маленьким и самым легким ...
Создан крошечный датчик, измеряющий свет механическим способом
Преобразование некоторых параметров, таких, как интенсивность света, в электрические сигналы лежат в основе принципов работы камер, используемых в смартфонах, планшетных компьютер ах и т.п. ...
Новый процесс трехмерной печати позволяет печатать объекты из графена с самой высокой точностью на сегодняшний день
Графен известен как условно двухмерный материал, листы которого имеют одноатомную толщину. Но для того, чтобы этот материал можно было использовать на практике, в большинстве ...
Сверхгидрофобное покрытие делает металл «непотопляемой субстанцией»
Сверхгидрофобные материалы, которые полностью отталкивают воду, являются весьма полезными материалами по ряду очевидных и не очень очевидных причин. Такие материалы могут защитить поверхности от ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика