Гибкие углеродные трубки большого диаметра с пористыми стенками

Сравнительно не так давно семейство новых углеродных материалов пополнилось новым представителем. Это эластичные цилиндрические структуры диаметром от 40 до 100 мкм и длиной до 1 см, синтезированные группой исследователей из нескольких американских лабораторий совместно с Шанхайским университетом (Китай) способом химического осаждения паров (CVD)

В качестве прекурсора применяли смесь этилена с парафиновым маслом. Пары данной смеси вместе с потоком Ar + H2 (94:6) подавались в камеру синтеза, поддерживаемую при температуре между 750 и 850о С. В обычных условиях синтеза, проводимого без применения катализаторов, поток этилена составлял 80 см3мин (в пересчете на обычные условия), а поток носителя поддерживали на уровне 120 см3/мин.

На микрофотографиях продуктов синтеза видны трубки диаметром около 50 мкм с толщиной стенок приблизительно 1,4 мкм. Внешняя поверхность трубок покрыта частицами аморфного углерода, количество которых возрастает по мере повышения длительности синтеза. Как показывают наблюдения, выполненные посредством сканирующего электронного микроскопа, стены трубок содержат поры в виде столбиков прямоугольной формы высотой 1,2 мкм и поперечником от 0,5 до 2 мкм.

Поры отделены друг от друга стенками толщиной около 100 нм. Эти стены имеют многослойную графитовую структуру с расстоянием между слоями 0,34 нм, как у кристаллического графита и многослойных нанотрубок.

Выполненная на основании структурных измерений оценка плотности материала, составленного из таких трубок, равна 11 мг/см3, что соответствует плотности углеродной нанопены. Плотность стенок таких трубок оценена величиной 116 мг/см3. Изучения механических особенностей синтезированных трубок, выполненные стандартным способом, продемонстрировали, что прочность на растяжение этих нитей около 6,9 ГПа.

Учитывая очень низкую плотность материала, возможно заключить, что синтезированные трубки владеют рекордной удельной прочностью, которая более чем на два порядка превышает прочность хлопковых нитей.

Результаты измерения температурной зависимости электропроводности синтезированных трубок приведены на рис. 1. Полная проводимость синтезированных трубок приблизительно на порядок превышает величины, измеренные для нановолокон. Возрастающий темперамент зависимости показывает на полупроводниковую природу проводимости трубок.

Рис. 1. Температурная зависимость коэффициента электропроводности углеродной трубки громадного диаметра

Сочетание высоких механических и электрических особенностей с очень низким удельным весом делает новый материал очень привлекательным для широкого круга приложений в качестве элемента микроэлектромеханических совокупностей, в медицине, в текстильной индустрии и т. п.

А. Елецкий

• H.Peng et al., Phys. Rev. Lett. 101, 145501 (2008)

Случайные записи:

• Российские предприятия обяжут покупать экологичное электричество
• Большие фуллерены могут помочь в повышении эффективности органических фотоэлементов

Наномир. Углеродные нанотрубки.

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Стенки токамаков могут быть крепче, чем считалось

  Через чур сильное разрушающее действие на стены термоядерного реактора способно парадоксальным образом лучше защищать его от «издержек» термоядерного…

• В белгороде модифицировали наноразмерные углеродные покрытия

  Вся современная микроэлектроника основана на применении монокристаллического кремния, и маловероятно, что в ближайщее время какой-либо второй…

• Физики научились печатать объективы диаметром в волос

  Физики из Университета Штуттгарта напечатали серию одно-, двух- и трех линзовых объективов, диаметр которых не превышает 200 микрон. Объективы крепятся к…

• Новый тип суперконденсаторов сможет вытеснить аккумуляторные батареи в системах хранения большого количества энергии

  Применяя гибридный материал, кварцевый гель, и самособирающиеся тонкопленочные изоляторы из монослойной пленки определенных органических соединений,…