Углеродные нано-трубки и с чем их «едят» в Казахстане

Йорик решил разобраться, что же происходит в зарослях «нано-леса», а его проводницей в этом непростом путешествии стала сотрудница института горения Гаухар Смагулова.

Нано-лес – так называют синтезированные на какой-либо поверхности углеродные нанотрубки, потому что при ближайшем рассмотрении они напоминают плотно прижатые друг к другу стволы деревьев.

Нанотрубки – одна из аллотропных модификаций углерода, то есть форм, в которую выстраиваются его атомы при определённых условиях. Микроскопические углеродные трубки вырастают вплотную друг к другу, и учёные используют их для тех или иных целей.

Особым видом нанотрубок, который разработал профессор Анвар Захидов в Техасском университете в Далласе, и занимается наш благосклонный «гид» по нано-миру.

Разработка профессора Захидова А.А. примечательна своей способностью вытягиваться в тончайшие пленки, из которых можно получать нити или волокна, обладающие уникальными свойствами: например, если из них скрутить волокно и точно такое же сделать из стали, первое будет прочнее в 20 раз(!).

В Техасском Университете объясняют способность леса углеродных нанотрубок втягиваться в плёнки тем, что при синтезе они вырастают и образую своего рода связки CNT-bundle (подобно букету цветов), но некоторые изгибаются и связываются с углеродными нанотрубками из другой связки. За счёт этого при вытягивании они следуют друг за другом, образуя полупрозрачную плёнку.

Институт горения изучает способы применения их в производстве.

Одна из возможностей – это использование в качестве абсорбирущего покрытия для солнечных водонагревательных коллекторах, результаты исследований показали их высокую эффективность, однако последние эксперименты показали, однако для этой цели существует более эффективный материал, о котором Йорик расскажет в следующий раз.

Другая находится в сфере создания новых типов композиционных материалов текстиля, в том числе, очень популярный тип материалов «смарт-текстиль», и к этой идее Гаухар пришла случайно. Она использовала стеклоткань, достаточно прочный и устойчивый к высоким температурам материал, как матрицу для нанесения катализатора, чтобы далее синтезировать нанотрубки, а затем отделить их от стеклоткани, пока научный руководитель профессор Мансуров З.А. не подсказал протестировать свойства полученного композитного материала.

Выяснилось, что нанотрубки обладают хорошей электропроводностью, и это натолкнуло учёного на мысль о создании электропроводящего материала для на его основе подогреваемой одежды.

В настоящее время большинство подогреваемого текстиля и изделий на их основе основано на том, что в волокна ткани внедряют металлические проволоки и подсоединяются к батарее. Однако одежда постоянно сгибается, складывается, и, в конце концов, проволока рвётся, в то время как нанотрубки равномерно распределены по всей поверхности стеклоткани, таким образом обспечивается однородность и стабильность показателей по всей площади получаемого продукта.

Если через электроды подсоединить к нанотрубкам на стеклоткани источник тока, за счёт сопротивления этот материал начнёт нагреваться, и таким образом можно изготавливать что угодно, начиная от стелек и жилетов до альпинистов и заканчивая спец. одеждой для людей, работающих в экстремальных для человеческого организма условиях, будь то шахтёры и строители или военные и космонавты.

Правда, говорить о промышленном производстве в Казахстане пока тяжело: любое изобретение должно пройти сложный путь всестороннего анализа, апробаций результатов и конечно же переход от опытно-конструкторской разработки к промышленному выпуску готовой продукции.

Исследование нанотехнологий – перспективное направление науки, позволяющее по-новому взглянуть на старые проблемы: именно переход на «нижний», атомарный уровень обуславливает уникальные физические свойства углеродных нанотрубок. Так сказать, «внизу полным-полно места».

Йорик успешно прошёл сквозь заросли «нано-леса». А вы?