Los términos "hecho a mano" y "alta tecnología" no se encuentran comúnmente en la misma oración, pero ambos se aplican al método de la Universidad de Rice para producir rápidamente fibras a partir de nanotubos de carbono.
El método desarrollado por el laboratorio de Rice del químico Matteo Pasquali permite a los investigadores hacer pequeños tramos de fibras conductoras fuertes a partir de pequeñas muestras de nanotubos a granel en aproximadamente una hora.
El trabajo complementa el método pionero de Pasquali en 2013 para hilar carretes completos de fibras de nanotubos con forma de hilo para aplicaciones aeroespaciales, automotrices, médicas y de ropa inteligente. Las fibras se parecen al hilo de algodón pero funcionan como alambres de metal y fibras de carbono.
Puede tomar gramos de material y semanas de esfuerzo optimizar el proceso de hilado de fibras continuas, pero el nuevo método reduce el tamaño, incluso si requiere un poco de procesamiento práctico.
Pasquali y autor principal y estudiante graduado Robby Headrick informaron en Materiales avanzados que alinear y torcer las fibras similares al cabello es bastante simple.
Primero, Headrick hace películas. Después de disolver una pequeña cantidad de nanotubos en ácido, coloca la solución entre dos portaobjetos de vidrio. Moverlos rápidamente uno al lado del otro aplica una fuerza de corte que hace que los miles de millones de nanotubos dentro de la solución se alineen. Una vezlas películas resultantes se depositan en el vidrio, él despega las secciones y las enrolla en fibras.
"La película está en estado de gel cuando la pelo, lo cual es importante para obtener una fibra completamente densificada", dijo Headrick. "La retuerce cuando está húmeda en toda la sección transversal de la estructura y cuando la seca,la presión capilar lo densifica "
Headrick no estaba satisfecho con la reproducibilidad de sus experimentos iniciales y discutió el procedimiento con su padre, Robert, un carpintero aficionado. El anciano Headrick rápidamente encontró un dispositivo simple para soportar las diapositivas y controlar el proceso de corte.
Las fibras de nanotubos secas tienen aproximadamente 7 centímetros de largo; el rendimiento eléctrico es equivalente a las fibras largas creadas por el método de hilatura original, pero aún más densas con una resistencia a la tracción de hasta 3.5 gigapascales GPa, mejor que las fibras hiladas. Los investigadores esperanque los nanotubos de 50,000 a 70,000 veces más largos que su ancho producirán fibras de 35 a 40 GPa, aproximadamente la resistencia de un nanotubo de carbono individual.
"Podemos procesar todo tipo de nanotubos de la misma manera para obtener estructuras y propiedades óptimas de fibra", dijo Headrick. "Acelera las cosas y nos permite explorar nanotubos que solo están disponibles en pequeñas cantidades".
Pasquali dijo que el proceso reproduce la alta alineación de nanotubos y la alta densidad de empaquetamiento típica de las fibras producidas mediante hilatura, pero en un tamaño suficiente para pruebas de resistencia y conductividad.
"Ahora usamos esto como una prueba rápida de laboratorio para evaluar nuevos materiales y crear propiedades objetivo para el método a gran escala", dijo Pasquali. "Sabremos de antemano lo que el material puede entregar, mientras que antes, podíamossolo infiéralo. Esto podría ser especialmente importante para los productores de nanotubos de carbono que desean cambiar las condiciones de sus reactores para darles una respuesta rápida o para el control de calidad, así como para probar muestras que han sido clasificadas por tipo metálico versus semiconductor o incluso helicidad ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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