Onko boorinitridi nanoputkien uusi hiili?

Tekniikka, jolla syntetisoidaan useita "valkoisia grafeeninanoputkia" kerralla, tasoittaa tietä vahvemmille, lämmönkestävälle komposiiteille ja kalvoille uusiutuvaa energiaa varten.

MIT:n ja Tokion yliopiston insinöörit ovat tuottaneet senttimetrin kokoisia rakenteita, jotka ovat riittävän suuria silmän nähdä ja jotka ovat täynnä satoja miljardeja onttoja kohdistettuja kuituja tai nanoputkia, jotka on valmistettu kuusikulmaisesta boorinitridistä.

Kuusikulmainen boorinitridi tai hBN on yhden atomin ohuinen läpinäkyvä "valkoiseksi grafeeniksi" nimetty materiaali joka on samankaltainen kuin hiilipohjainen grafeeni molekyylirakenteen ja lujuuden suhteen.

Se kestää myös korkeampia lämpötiloja kuin grafeeni mutta on sähköisesti eristävä. Kun hBN rullataan nanometrin mittakaavan nanoputkiksi sen poikkeukselliset ominaisuudet paranevat merkittävästi.

Tutkijoiden tulokset tarjoavat tien kohti kohdistettujen boorinitridin nanoputkien (A-BNNT) valmistamista irtotavarana. Tutkijat aikovat hyödyntää tekniikkaa valmistaakseen massamittakaavaisiaryhmiä näistä nanoputkista, joita voidaan sitten yhdistää muihin materiaaleihin vahvempien, lämpöä kestävämpien komposiittien valmistamiseksi esimerkiksi avaruusrakenteiden ja yliäänilentokoneiden suojaamiseksi.

Koska hBN on läpinäkyvä ja sähköä eristävä, tiimi suunnittelee myös BNNT:iden sisällyttämistä läpinäkyviin ikkunoihin ja niiden käyttämistä elektronisten laitteiden antureiden sähköiseen eristämiseen.

Tiimi tutkii myös tapoja kutoa nanokuidut kalvoiksi veden suodattamista ja "sinistä energiaa" varten – uusiutuvan energian konseptia, jossa sähköä tuotetaan suolaisen veden ionisuodatuksella makeaksi vedeksi.

Professori Brian Wardle vertaa ryhmän tuloksia tutkijoiden vuosikymmeniä kestäneeseen pyrkimykseen valmistaa massamittakaavan hiilinanoputkia.

"Vuonna 1991 yksi hiilinanoputki tunnistettiin kiinnostavaksi asiaksi, mutta se on ottanut 30 vuotta päästä joukkoon kohdistettuihin hiilinanoputkiin, eikä se maailma ole vielä edes täysin valmis", Wardle sanoo. "Tekemällämme työllä olemme juuri ohittaneet noin 20 vuotta päästäksemme kohdistettujen boorinitridin nanoputkien massamittakaavan versioihin."

Näiden valkoisten nanoputkien aikaansaamiseksi on täytynyt turvautua hiilinanoputkiin, joiden ympärille uudenlainen nanoputki muodostuu ja pottaa sitten hiilinanoputket pois.

"Pystymme nyt valmistamaan näitä nanomittakaavaisia kuituja bulkkimittakaavassa, mitä ei ole koskaan aiemmin esitetty", Acauan sanoo.

Aiheesta aiemmin: