Нанокомпозиты: Враг хорошего
Углепластики — материал современный, легкий и прочный, используемый повсеместно. Но и их вскоре могут вытеснить новые композитные материалы на основе углеродных нанотрубок, длинных полых цилиндров, стенки которых выложены всего одним слоем атомов. Теоретически, при равной прочности, они будут весить еще раз в десять меньше, чем углепластики — или при том же весе иметь вдесятеро большую прочность. И первый такой композитный материал уже создан группой работающего в США профессора Юньтяня Чжу (Yuntian Zhu).
Ученым всего мира понадобилось более десятилетия на то, чтобы достичь этой цели: настоящий композит на основе углеродных нанотрубок должен удовлетворять четырем критериям. Во-первых, нанотрубки должны быть достаточно длинными для того, чтобы брать на себя существенную часть нагрузки (они отличаются потрясающей механической прочностью). Во-вторых, они должны быть упорядочены в достаточно ровные ряды. В-третьих, материал должен содержать подходящую полимерную основу, способную удерживать нанотрубки вместе и позволять им работать, не разрушаясь сам. Наконец, сами нанотрубки должны быть максимально ровными и прямыми, чтобы в структуре материала не имелось «шероховатостей».
По заявлению группы Юньтяня Чжу, им это удалось первым. Для этого ученые разработали специальный процесс, начинающийся с выращивания массива длинных углеродных нанотрубок на плоской подложке. Затем они выравниваются и накручиваются на ровно вращающийся ротор, причем параллельно на них распыляется полимерная основа, застывающая и закрепляющая всю структуру материала.
Таким путем авторы получили готовый композит — упругий материал, который может быть использован повсюду, от велосипедов до авиалайнеров будущего. Ведь, помимо прочего, он обладает еще и другими полезными свойстами: отличной тепло- и электропроводностью.
По пресс-релизу North Carolina State University