Нановолокно: От малого к большому
Об удивительных свойствах нанотрубок рассказывать можно долго. Это и поразительная прочность, и небывалая легкость, и хорошая электропроводность, и дешевизна. Делать из них провода было бы просто замечательно. Однако пока технологии манипулирования этими крохотными, в общем-то, структурами остается на начальных шагах развития, и выстроить их в более-менее длинные упорядоченные волокна не удавалось.
Лишь использование сверхкислоты позволило добиться этого — получить из нанотрубок тонкие, необычайно прочные и экономичные провода подходящей для практического использования длины.
До сих пор попытки изготовить такие волокна состояли в том, чтобы из раствора, в котором синтезируются нанотрубки, вытягивать их, наматывая на шпиндель, как пряжу на веретено, или вытягивая их из твердого спутанного клубка трубок. А ведь чем более упорядочена структура из нанотрубок, тем лучше проявляют они свои полезные свойства. Ученые во главе с Маттео Паскуали (Matteo Pasquali) пошли собственным путем.
Они решили вытягивать нужные им волокна не из готовых твердых форм нанотрубок, а из раствора. Действительно, нанотрубки потому так и называются, что имеют форму длинных полых вытянутых труб, которые в достаточно спокойном течении жидкости выстраиваются вдоль него, как бревна на реке при сплаве. Проблема в том, что углеродные нанотрубки не смешиваются ни с одним из доступных растворителей.
Но несколько лет назад было замечено, что нанотрубки смешиваются и переходят в раствор концентрированной серной кислоты: она покрывает поверхность трубки положительно заряженными ионами, позволяя ей взаимодействовать с окружающей полярной средой.
На детальное изучение этого вопроса и разработку технологии ученым понадобилось 5 лет. Лишь теперь они могут сказать, что неплохо разобрались в процессе растворения нанотрубок, знают, как при этом контролировать и предсказывать их поведение. Обнаружилось, в частности, что в суперкислотах нанотрубки растворяются в тысячу раз эффективнее, чем в любом другом растворителе.
Из этого раствора ученым удалось в буквальном смысле слова выдавить волокна из нанотрубок толщиной около 50 мкм и длиной в сотни метров. Теоретически, на длину таких структур ограничений нет — и при необходимости их можно будет получать километрами. Например, чтобы использовать в качестве троса для космического лифта (читайте: «Лифт заработал»). Впрочем, остается главная проблема: пока не существует технологии получения достаточно качественных (и длинных) нанотрубок в промышленных масштабах.
По сообщению MIT Technology Review
