(PhysOrg.com) -- Att utnyttja kraften i kolnanorör kan bli betydligt enklare, tack vare ett framsteg från ingenjörer från University of South Carolina och University of Georgia.
Ett team ledd av Xiaodong Li, en professor vid College of Engineering and Computing vid USC, rapporterade ett genombrott i hanteringen av nanorör i numret 14 februari av Avancerade material . De kombinerade två metoder, vätepassivering och ultraljudsbehandling, för att generera anmärkningsvärt enhetliga dispersioner av flerväggiga kolnanorör.
"I applikationer som lätta och energieffektiva kompositer, elektroniska och optoelektroniska anordningar, energiskörd, energiomvandling, och energilagringssystem, kolnanorör har visat överlägsen prestanda, sa Li, "men tyvärr var spridningen av dem alltid en stor barriär i applikationer. Denna nya teknik är låg kostnad, lätt att använda, och miljövänligt - det bör snabbt anpassas inom ett brett spektrum av områden."
Kolnanorör har många önskvärda egenskaper, allt från enastående mekanisk styrka till ovanligt elektriskt beteende. Genom att införliva dem i material, även i små doser, ' forskare kan dramatiskt förbättra ett materials användbarhet.
Men att arbeta med kolnanorör, som är starkt hydrofoba, kan vara svårt. I många lösningsmedel och polymerer, deras olöslighet och tendens att klumpa ihop sig är ett stort hinder för att få enhetliga beläggningar på ytor eller fördelningar inom fasta ämnen eller geler.
Ultraljudsbehandling har länge använts för att försöka sprida kolnanorör i lösningsmedel, men dess framgång är långsam, medelmåttig, och alltför ofta omvänd när sonikeringen upphör.
Lis team kombinerade ultraljudsbehandling med ett samtidigt flöde av vätgas, producerar helt dispergerade flerväggiga kolnanorör i etanol på bara 2 timmar. Den enhetliga spridningen, vilket är uppenbart även för blotta ögat, kännetecknades av scanning och transmissionselektronmikroskopi.
De tillverkade sedan en nanorör-epoxikomposit med metoden och undersökte dess mekaniska egenskaper. Elasticitetsmodulen för nanokompositen (med 1 % nanorör i vikt) framställd med vätepassivering ökade nästan 100 % jämfört med den för den rena epoxin, I avsaknad av vätepassivering rapporterades tidigare en ökning på mindre än 40 %.
Ingenjörerna resonerar att energi från ultraljud driver brytningen av C-C-bindningar i nanorören, som sedan reagerar med vätet för att skapa CH-bindningar. Röntgenfotoelektronspektroskopi bekräftar tillägget av CH-bindningar.
Denna typ av modifiering är särskilt användbar, lade till Li, eftersom det absorberade vätet lätt avlägsnas från de flerväggiga kolnanorören genom uppvärmning. "De konventionella teknikerna - fluor, alkan, eller jonisk modifiering, till exempel - införa föroreningar i matrismaterial, " han sa.
