Ett tvärvetenskapligt team av forskare under ledning av Northeastern University har utvecklat en ny metod för kontrollerbart att konstruera exakta inter-nanorörskorsningar och en mängd olika nanokolstrukturer i kolnanorörsarrayer. Metoden, säger forskarna, är lätt och skalbar, vilket gör att de kan skräddarsy nanorörnätens fysiska egenskaper för användning i applikationer som sträcker sig från elektroniska enheter till CNT-förstärkta kompositmaterial som finns i allt från bilar till sportutrustning.

Deras resultat publicerades på måndagen i tidningen Naturkommunikation . Tidningen-med titeln "Skulpturering av kolbindningar för allotropisk transformation genom solid-state re-engineering av –sp2 kol"-var medförfattare av postdocs, studenter, och ledande CNT -forskare från Northeastern University, Massachusetts Institute of Technology, och Korea Advanced Institute of Science and Technology vars expertis sträcker sig från fysik och maskinteknik till materialvetenskap och elektroteknik.

Huvudarkitekten för teamets nya metod för omkonstruktion av kolbindningar var Hyunyoung Jung, tidningens huvudförfattare och en postdoktor i labbet av medförfattaren Yung Joon Jung, en nanotillverkningsexpert och docent i maskin- och industriteknik.

Hyunyoung fann att applicering kontrollerad, växelspänningspulser över enkelväggiga kolnanorörnät transformerade dem till enväggiga CNT:er med en större diameter; flerväggiga CNT av olika morfologier; eller flerskiktade grafen-nanoriboner.

Den nya rekonstruktionsmetoden - till skillnad från tidigare försök att smälta nanorör - undviker hårda kemikalier och extremt höga temperaturer, vilket gör solid-state-tekniken som främjar skalbarhet. Vad mer, den nya metoden producerar molekylära övergångar vars elektriska och värmeledningsförmåga är mycket bättre jämfört med det sammankopplade fria monterade CNT-nätverket.

Deras robusta fysiska egenskaper, säger forskarna, gör dessa inter-nanorörskarv perfekta för att förstärka kompositmaterial som kräver mekanisk seghet, inklusive tennisracketer, Golfklubbor, bilar, och till och med flygplan, där kolfibrer används för närvarande. "Att använda dessa material för mekaniska komponenter kan lätta bilar eller andra mekaniska konstruktioner utan att offra styrka, "Förklarade Yung Joon.

Forskarna beskrev nyttan av deras banbrytande arbete genom att använda en metafor där kolnanorör var väggbyggande tegel. Forma en vägg genom att stapla enstaka tegel ovanpå varandra, de sa, och se hur väggen trillar ner. Men bygg en mur genom att placera cement mellan tegelstenarna och förundras över den okuvliga styrkan hos de större, enda enhet.

"Vi har fyllt i luckorna med cement, "sa medförfattaren Swastik Kar, en biträdande professor i fysik vid nordöstra, i linje med metaforen. "Vi började med enväggiga kolnanorör, " han lade till, "och använde sedan denna banbrytande metod för att föra dem samman."

Förutom Kar, Hyunyoung, och Yung Joon, tidningens nordöstra medförfattare omfattade Younglae ​​Kim, en tidigare doktorand, och Sanghyung Hong, en doktorand i Yung Joon Jungs laboratorium. "Professor Kars och våra grupper har haft ett mycket starkt samarbete i många år, "Yung Joon sa." Denna forskning samlar experter från ett antal discipliner för att inte bara producera ett kraftfullt papper utan också för att generera immateriell egendom. "