Прозрачная наноткань с прочноетью стали

Нанотрубки, похоже, становятся открытием N21 в области нанотехнологий. Две различные команды исследователей из США и Австралии создали прозрачную ткань длиной 1 м и шириной 5 см, состоящую из нанотрубок.

Как и ожидалось, лента обладает высокой прочностыо. Соотношение прочность/масса материала ленты выше, чем у стали высокой закалки. При этом ткань возможно оборудовать органическими светодиодами, превратив ее в гибкий сверхтвердый ОLЕD- экран (Перспективным направлением в развитии устройств отображения данных являются дисплеи, построенные по технологии ОLЕD (от Organic Light Emitting Diodes — органические светодиоды). Давно известно, что нанотрубки по прочности превосходят сталь и при это м способны проводить электричество. Вся загвоздка состояла в том, что до сих пор их не могли производитъ длиннее 2 см и тем более не могли прясть из них ткань.

«Наноткань ожидает масса применений: строительные материалы, снаряжение, бронежилеты, OLED-дисплеи. То, что это очень ценный и востребуемый продукт, ускорит его коммерциализацию, мы увидим уже скоро

в различных продуктах использование нанотекстипя.

Наноткань (рис.1.15) - это не массив «цельных» нанотрубок, а композит, состоящий из переплетенного «леса» многослойных нанотрубок длиной 245 мкм и диаметром 10 нм. Образец так их спутанных нанотрубок длинной все по 1 см может «развернуться» в трехметровую ленту 18 –микрометровой толщины. Если же использовать пластиковый цилиндр в качестве валка, по которому протягивается лента, то исходный материал можно раскатать до десятиметровой длины. В результате первого цикла производства у ученых получился анизотропный аэрогель на основе нанотрубок с плотностью 0,0015 г/см³.

Для того, чтобы сделать наноткань более прочной поместили пленку из нанотрубок на плоскость и вертикально погрузили ее в раствор этанола. При этом погружение велось в направлении соединения нанотрубок между собой. После то го как пленку вытащили, испарение этанола вызвало сокращение толщины пленки до 50 нм из-за эффектов поверхностного натяжения, При этом плотность пленки стала равна 0,5 г/см³.

Усиленная нанопленка и есть конечный продукт. Она прозрачна и проводит электричество. Вдоль направления нанотрубок сопротивление ткани составляет 700 Ом/м². При этом сопротивление остается постоянным при изгибе пленки в любом направлении.

Наноткань может использоваться даже в системах освещения, заменяя традиционные лампы дневного света и лампочки. Прочность пленки - 160 МПа/(г/см³), а прочность закаленной стали - 125 МПа/(г/см³).

Рис. 1.15. Наноткань из нанотрубок. Эмблема снизу показывает прозрачность

тка н и

Газовая нанотурбина

Наноактюатор –(Исполни́тельное устро́йство (актюа́тор) — устройство системы автоматического управления или регулирования, воздействующее на процесс в соответствии с получаемой командной информацией.) один из основных компонентов наномашин, наноманипуляторов и нанокомпыотеров. Поэтому многие исследовательские команды стараются как можно больше приблизиться к тому, чтобы рассчитать и создать миниатюрные моторы. Ученые из Корейского университета предлагают использовать в качестве основы наноактюатора газовую турбину.

Ученый Чанг-Анг разработал газовую нанотурбину на основе вложенных друг в друга нанотрубок (рис. 3.25).

Рис. 3.25. Структура многослойной нанотрубки.

Производство нанотрубок сегодня не является проблемой, А то, что нанотрубки имеют малый диаметр (от 1 нм и более), позволяет существенно уменьшить размеры актюатора.

Ученые уже давно синтезировали и исследовали многослойные нанотрубки, которые представляют собой несколько нанотрубок. Вложенных одна в другую. Чанг-Анг исследовал трение, которое возникает при протекании газа по внешней поверхности нанотрубки и, изучив результаты исследований, пришел к выводу, что силу трения можно использовать в качестве вращающего момента, действующего на нанотрубку.

Ранее, изучив трение в многослойных нанотрубках, исследователи узнали, что при вращении одной нанотрубки внутри другой сила трения ничтожно мала. Используя разницу в силе трения, можно было бы заставить вращаться внешнюю нанотрубку, воздействуя на нее газом

или жидкостью. Скорость вращения ротора можно было бы изменять, управляя количеством газа, протекающего по поверхности нанотрубки. Проведенные ранее исследования показали, что если внутренний слой многослойной нанотрубки провернуть, то она возвращается в прежнее положение благодаря силам электростатики. Но при этом она двигается маятникообразно, делая миллион колебаний в секунду. Исследователи решили использовать это свойство нанотрубки для то го, чтобы сделать насос, который сможет нагнетать в другую нанотрубку-турбину

газ или жидкость. А газ, в свою очередь, протекая по внешней поверхности нанотрубки, заставляет ее вращаться. А так как частотой осциллирования нанотрубки-насоса можно управлять (например, подав напряжение на нанотрубку), то, соответственно, можно заставить работать турбину с различной скоростью (рис. 3.26)

Рис. 3.26. Принцип работы газовой нанотурбины.