Статьи / Химическая промышленность / Использование и получение сверхпрочных нитей

Использование и получение сверхпрочных нитей

Использование и получение сверхпрочных нитей

Профессором Аланом Виндлом, совместно с коллегами из университета Кембриджа (кафедра металлургии и материаловедения), удалось создать материал, основа которого - нанотрубки. Эксперименты с нанотрубками давно идут полным ходом. Мы уже писали о том, что в Корее изобретена литиевая батарея на основе графеновой бумаги с напылением из оксида ванадия. Такой материал может стать базовым для создания бронежилетов будущего. Примечательно, что материал позиционируют как "массовый", что отражает его относительную ценовую доступность.

Достичь такого результата учёным позволило усовершенствование технологии получения волокон из нанотрубок углеродных. Волокна эти по ряду свойств, превосходят образцы нитей из кевлара, обыкновенного углеволокна. Так, поражает способность этих волокон поглощать энергию быстро движущихся объектов (что и станет основой для изготовления бронежилетов).

На новой британской установке (которая находится в университете Кембриджа) по производству сверхпрочных нитей, процесс осуществляется таким образом, что нанотрубки ориентируются преимущественно вдоль волокна при вытягивании нити из специальной печи. Такая ориентация трубок позволяет получать заявленные прочностные характеристики. Исследователи из Кембриджа дорабатывали технологию на протяжении нескольких лет. Фактически, получаемые нанотрубки, это молекулы углерода цилиндрической формы, длина которых очень велика, а диаметр составляет всего несколько нанометров (при этом толщина стенки такой трубки – один атом). Растягиваясь вдоль оси, такая нанотрубка демонстрирует прочность, как минимум, в десять раз большую, чем любой другой материал. Основа технологии выглядит так: в специальной печи при температуре около 1300 С° идёт разложение сырья – смеси углеводородов (дизельного топлива или этананола, например). В этой же печи находится катализатор – компонент на основе железа. На этом железистом компоненте и зарождаются нанотрубки. При этом, полученная структура нанотрубок напоминает дым, нанотрубки как бы спутаны между собой. Для начала формирования из полученного «эластичного дыма» нити, край спутанных нанотрубок фиксируется прутом, после чего постепенно вытягивается. Полученная таким образом сверхтонкая нить наматывается на бухту.

Схематическое изображение нанотрубки

Основная задача исследователей на сегодняшнем этапе освоения данной технологии – возможность передачи свойств отдельных нанотрубок тому изделию, которое они формируют. Другими словами, прочностные свойства, достигнутые на микроуровне, необходимо перенести на макроуровень – размерный уровень окружающий нас объектов. И в этом направлении уже есть первые успехи: в исследовательской лаборатории в Южной Калифорнии удалось доказать, что даже при увеличении длины нанотрубки ее удельная прочность превышает прочность стали в 117 раз.

В современном мире, для обеспечения развития новой технологии, необходима её коммерциализация. Для коммерциализации процесса получения сверхпрочных нитей, при университете была создана компания Q-Flo. Для того, поставить выпуск бронежилетов на промышленный уровень, установка по производству нитей должна выдавать несколько килограмм продукции в день. Сейчас разработчики решают вопрос повышения производительности установки. На самом деле, килограмм нанотрубок – очень серьезный показатель. Ведь это сверхлёгкий материал, нить чрезвычайно тонка. Для примера, сегодняшняя производительность установки в Кембридже – несколько километров уникальной нити в день, но вся эта нить весит меньше одного грамма! Увеличить производительность учёные планируют за счёт того, что максимальное количество процессов будет автоматизировано, так же будет увеличено количество печей для синтеза, которые будут функционировать одновременно

Помимо создания бронежилетов, на основе сверхпрочных нитей можно делать уникально прочные сети, тросы, использовать в целом перечне других технических направлений. Например, уже сегодня ученным из Стенфордского университета удалось создать работающий прототип гибкого аккумулятора на основе нанотрубок.


© indboard.ru

Опубликовано: 2011-05-09

При перепечатке или копировании этой статьи или отдельных ее фрагментов ссылка на первоисточник обязательна.

Общая оценка: (1396 чел.)

Моя оценка этой статьи

Насколько полезна и содержательна информация в этой статье?

Ещё статьи

Реклама на indboard.ru



Поделиться с друзьями

 

 

Комментарии и отзывы пользователей отсутствуют. Вы можете первым оставить свой комментарий, если Вам есть, что сказать.

 

Ваш комментарий