Специальные технологии производства позволяют создавать нити и листы из углеродных нанотрубок размером в миллионы раз больше их самих.

Полученные сведения о структурных, тепловых и электрических свойствах молекул углерода цилиндрической формы, означали что, в теории, эти молекулы могут быть использованы для изготовления невероятно прочных структур, таких как, например, космический лифт, который должен будет простираться на 62 000 миль от поверхности Земли, или уникальные компактные и быстрые цифровые компьютеры. Однако на практике было очень трудно выпускать в промышленных масштабах нанотрубки такой длины, чтобы можно было делать такие удивительные вещи.

Теперь же компания Nanocomp Technologies (Concord, New Hampshire) пытается приблизить будущее, массово производя нити и листы, сделанные из углеродных нанотрубок.

На атомарном уровне углеродные нанотрубки похожи на провода, но не из металла, а из атомов углерода с гексагональной структурой решетки. Размер такой трубки составляет примерно один нанометр (одна миллиардная метра) в диаметре. Сейчас нанотрубки обычно производятся длиной около 10.000 нанометров длиной, образуя черный порошок. Этот порошок может проявить лишь малую часть всех полезных свойств нанотрубок. Nanocomp утверждает, что может производить нанотрубки в десятки, сотни раз длиннее существующих. Они могут складываться в листы, размером до 18 квадратных футов или нити до километра длиной, с пределом прочности лучше, чем у стали.

Компания Nanocomp использует эти материалы для производства легких антенн, кабелей, средств электромагнитной защиты для оборонной и аэрокосмической отраслей, где очень важна задача снижения веса, например, для создания летательных аппаратов с увеличенной дальностью полета. Nanocomp, совместно с Исследовательской лабораторией военно-морских сил США (Office of Naval Research) и the U.S. Army’s Natick Soldier Center, также работает над созданием улучшенных бронежилетов.

Как это делается

Сердце производственного процесса Nanocomp Technologies  – это длинная цилиндрическая печь. Газ, содержащий углеродное сырье – основной материал  — подается в один конец печи. Газ движется внутри печи к другому концу, пока не встречает горячий пористый блок, покрытый катализатором. По мере прохождения газа через поры, он контактирует с катализатором, и при этом в ходе реакции начинают формироваться углеродные нанотрубки. Разница температур между пористым блоком и открытым концом печи способствует непрерывному росту трубок, абсорбируя материал из газа. На выходе из цилиндрической печи нанотрубки похожи на воздушную черную сахарную вату. Далее они попадают на специальное устройство с вращающимся якорем или ленточный конвейер, где превращаются в нити или листы. Смотрите видео:

Достижение

Компания Nanocomp Technologies, выигравшая главный контракт на исследования от правительства Соединенных Штатов в области Аэрокосмических технологий и получившая две награды министерства Обороны в рамках программы SIBR (Small Business Innovation Research), опубликовала новость о том, что ими был создан самый большой в мире лист из углеродных нанотрубок размерами 3х6 футов. Существенное отличие, позволившее Nanocomp достичь такого результата – это то, что на их конвейре производятся нанотрубки длиной в миллиметр, тогда как другие производители делают их короче, и только в виде порошка. Такие короткие нанотрубки малоэффективны, потому что их сложно сочетать с существующими промышленными материалами, и они не обладают такими свойствами, как длинные.

Куринная Антонина, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 3 курс