Hiilinanoputkijohtimet haastavat kuparin

Vaikka yksittäiset nanoputket pystyvät siirtämään lähes tuhat kertaa enemmän virtaa kuin kupari niin samat putket sulautuneina osaksi kuitua eivät ole erityisen hyviä johteita.

Nyt Ricen tutkijat ovat osoittaneet, että märkäkehrätty hiilinanoputkien kuitu kuljettaa jopa neljä kertaa niin paljon virtaa kuin saman massainen kuparilanka. Tällaiset nanoputkilangat sopisivat tehonsiirtoon keveyttä vaativissa järjestelmissä kuten ilmailualan sovelluksissa.

Nanomateriaalien tutkijat ovat jo pitkään tienneet, että tietyntyyppiset hiilinanoputket voisivat kuljettaa paljon enemmän sähköä kuin kupari.

Ihanteellinen kaapeli voitaisiin tehdä pitkistä metalli-tyyppisistä nanoputkista, joka kuljettaa virtaa pitkiä matkoja vain vähäisin häviöin. Hankaluutena on, että ei ole mahdollista valmistaa vain tietyntyyppistä puhdasta hiilinanoputkimateriaalia massatavarana.

Ricen tutkijat ovat luoneet menetelmän kehrätä kuitua sekoituksesta erityyppisistä nanoputkista, tavalla joka haastaa kuparin. Kehitetty kaapeli on vahva ja joustava, vaikka on vain 20 mikronia paksu.

Tutkijat vertasivat kuituaan halkaisijaltaan samankokoisiin metallijohtoihin. Testeissä ne alistettiin ulkoilmalle, tyhjiölle sekä typpi- tai argonympäristöille.

Havaittiin nanoputkijohdinten toimivan parhaiten typelle alttiina, minkä jälkeen tulivat argon ja ulkoilma, joissa kaikissa ne pystyivät jäähtymään konvektion avulla. Tyhjiössä ne saattoivat jäähtyä vain säteilyn kautta jolloin niillä oli heikoin virrankuljetuskyky.

Vaikka kuparilla on vielä parempi johtavuus kuin hiilikuitujohdolla sen etuna on keveys. Tutkijat esittivät, että rihmamaiset kuidut ovat riittävän kevyitä ja vahvoja siirtämään virtaa esimerkiksi miehittämättömään ilma-alukseen maasta.