Углеродные нанотрубки рекордной длины в массиве получили японские учёные

Углеродные нанотрубки рекордной длины в массиве получили японские учёные

Исследовательская группа университета Васэда (Япония) вырастила «массив» углеродных нанотрубок, более длинных по размерам, чем удавалось получить когда-либо прежде. В частности, используя новый метод, команде специалистов удалось вырастить углеродные нанотрубки длиной до 14 см. Новая технология обещает существенно облегчить масштабирование производства этого универсального материала.

Углеродные нанотрубки (УНТ) – основа лёгких и прочных материалов

Название довольно специфичное — углеродные нанотрубки, даёт представление относительно трубок, выстраиваемых из атомов углерода, имеющих диаметр несколько нанометров. Массив этих элементов показал многообещающие возможности для создания легких и прочных материалов, обладающих полезными оптическими свойствами. Кроме того, углеродные нанотрубки идеально подходят для производства:

  • фильтров воды,
  • аккумуляторных батарей,
  • транзисторов и прочего.

С момента получения таких элементов, как углеродные нанотрубки, оставалась неразрешимой проблема, которая не позволяла выращивать массивы элементов. В прошлых исследованиях учёным удалось вырастить отдельные элементы длиной до 50 см.

Но отдельно взятые углеродные нанотрубки полезны к применению далеко не так, как массивы. А длина производимых до этого массивов не превышала 2 см. И вот теперь исследовательской группе удалось решить задачу — получить гораздо более практичную длину 14 см. Для этого пришлось устранить ряд препятствий, являющихся причинами сдерживания роста массивов УНТ.

Как решались задачи наращивания длины УНТ?

Решение первой задачи заключалось в уменьшении порчи катализатора, который питает трубки. Обычно катализатор представляет оксид железа и алюминия, нанесенный на кремниевую подложку. В рамках же текущего исследования специалисты добавили новый слой — гадолиний. Благодаря этой добавке, снизилась скорость разрушения катализатора, но увеличение массива УНТ составило не более 5 см.

Дополнительного удлинения учёные достигли за счёт помещения катализатора в камеру химического осаждения из паровой фазы холодного газа. Катализатор нагревали до температуры 750°C , после чего вводили пары железа и алюминия в небольших концентрациях при комнатной температуре. Так за 26 часов удалось вырастить массив УНТ до рекордной длины.

Исследователи отметили важный момент процесса. Анализ образовавшихся пучков углеродных нанотрубок показал, что элементы получаются такими же чистыми и прочными, как и маломерные пучки, выращенные другими методами. Этот фактор означает, что новая технология вполне применима к производству в промышленных масштабах.


При помощи информации: Waseda