I senaste numret av Elsevier's Material idag , forskare från Spanien och Belgien rapporterade om den innovativa användningen av kolnanorör för att skapa mekaniska komponenter för användning i en ny generation av mikromaskiner. Medan elektronikindustrin har utmärkt sig i att miniatyrisera komponenter, med enskilda element som närmar sig nanoskalan (eller en miljarddels meter), att minska storleken på mekaniska system har visat sig vara mycket mer utmanande.
En av svårigheterna med att krympa mekaniska anordningar är att de konventionella teknikerna som används för att producera enskilda komponenter inte är användbara när det gäller att skapa invecklade former på mikroskalan. En lovande teknik är elektrisk urladdningsbearbetning (EDM), som använder en gnista av elektricitet för att spränga bort det oönskade materialet för att skapa komplexa former. Dock, denna metod kräver att målmaterialet är elektriskt ledande, begränsa användningen av EDM på hårda, keramiska material.
Men nu, genom att implantera kolnanorör i kiselnitrid, den keramik du väljer, Manuel Belmonte och kollegor har kunnat öka materialets elektriska ledningsförmåga med 13 storleksordningar och har använt EDM för att producera en mikroutrustning utan att kompromissa med produktionstiden eller integriteten hos apparaten.
Kolnanorör blev framträdande i början av 1990-talet när deras utbud av anmärkningsvärda egenskaper blev uppenbara. Dessa inkluderar fenomenal styrka och elektriska egenskaper som kan skräddarsys för att passa. Varje rör är gjord av ett ihoprullat ark av kolatomer i en bikakeliknande struktur. Utrullad, detta ark är också känt som grafen, det innovativa materialet som var föremål för 2010 års Nobelpris i fysik. Implanterad inuti en keramik, dessa nanorör bildar ett ledande nätverk som kraftigt minskar det elektriska motståndet.
Den elektriska ledningsförmågan hos kompositmaterialet är mycket högre, samtidigt som keramikens mekaniska egenskaper bevaras och slitstyrkan förbättras avsevärt. Som motsvarande författare, Dr Manuel Belmonte, klargör; detta genombrott kommer att "tillåta tillverkning av invecklade 3D-komponenter, utvidga den potentiella användningen av avancerad keramik och andra isoleringsmaterial". Teamet hoppas att sådana nanokompositmaterial kommer att kunna användas i nya applikationer, Till exempel, mikroturbiner, mikroreaktorer, och bioimplantat.
