Illinoisin yliopiston tutkijat ovat syntetisoineet ohuita hiilinanoputkista koostuvia tekstiilejä, joilla on korkea sähkönjohtavuus sekä noin viisikymmentä kertaa kuparikalvoja suurempi sitkeys.
Hiilinanoputket ovat olleet olemassa jo 90-luvulta alkaen. On kuitenkin osoittautunut todella vaikeaksi rakentaa niistä kankaiden tai kalvojen tapaisia materiaaleja, joissa esiintyy niiden parhaat ominaisuudet senttimetrien tai metrien mitoilla.
Haaste johtuu nanoputkien geometriasta, jota on erittäin vaikea hallita. Tutkijoiden mukaan kyseessä onkin ensimmäinen tutkimus, jossa sovelletaan murtumismekaniikan periaatteita nanorakenteisten CNT-tekstiilien sitkeyden parantamiseen.
Tutkijoiden käyttämä porrastettu katalyyttikuvio on saanut vaikutteita tiili- ja laasti -tekniikasta, jota esiintyy kovissa luonnon materiaaleissa, kuten luu, helmiäinen, lasi, merisieni ja bambu. Tutkijoita innoitti myös silmukointiprosessi, jonka kehittivät muinaiset egyptiläiset 5000 vuotta sitten tehdessään pellavatekstiilejä.
Tutkijat yrittivät alkuun useilla mekaanisilla lähestymistavoilla kuten mikrorullauksella ja yksinkertaisella mekaanisella puristamisella saada aikaan yhdensuuntaisia hiilinanoputkia. Lopulta he käyttivät kapillaarivoimia hiilinanputkien yhteen nitomiseen.
- Rakenteellisella ohutmetallikalvojen luotettavuudella on huomattava merkitys älykkään ihon ja joustavan elektroniikan kuten biologisten ja rakenteellisten terveysseurannan antureiden luotettavalle toiminnalle, selitti Illinoisin Sameh Tawfick saavutuksen merkitystä.
- Linjattujen hiilinanoputkien arkit sopivat monenlaisiin mikro- ja makrosovelluksiin. Näihin kuuluvat MEMS-järjestelmät, superkondensaattorin elektrodit, sähkökaapelit, keinotekoiset lihakset ja monikäyttöiset komposiitit, toteavat tutkijat.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 24.4.2017