(PhysOrg.com) -- Onderzoekers hebben lasers gebruikt om de eerste praktische macroscopische garens te maken van boornitridevezels, de deur openen voor een scala aan toepassingen, van stralingsafgeschermd ruimtevaartuig tot sterkere kogelvrije vesten, volgens een zojuist gepubliceerde studie.

Onderzoekers van NASA's Langley Research Center, de Thomas Jefferson National Accelerator Facility van het Department of Energy en het National Institute of Aerospace hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om hoogwaardige boornitride-nanobuisjes (BNNT's) te synthetiseren. Ze zijn sterk kristallijn en hebben een kleine diameter. Ze bevatten ook structureel weinig muren en zijn erg lang. Boornitride is het witte materiaal dat wordt aangetroffen in clownmake-up en gezichtspoeder.

"Andere laboratoria kunnen hele goede nanobuisjes maken die kort zijn, of heel slordige die lang zijn. We hebben een techniek ontwikkeld die hele goede nanobuisjes maakt die heel lang zijn, " zei Mike Smit, een stafwetenschapper bij NASA's Langley Research Center.

De synthesetechniek, zogenaamde onder druk staande damp/condensor (PVC) methode, werd ontwikkeld met de Free-Electron Laser van Jefferson Lab en later geperfectioneerd met behulp van een commerciële laslaser. Bij deze techniek, de laserstraal treft een doel in een kamer gevuld met stikstofgas. De straal verdampt het doel, vorming van een pluim van boorgas. een condensor, een gekoelde metaaldraad, wordt ingebracht in de boorpluim. De condensor koelt de boordamp af terwijl deze voorbijgaat, waardoor er vloeibare boordruppels ontstaan. Deze druppeltjes combineren met de stikstof om zichzelf te assembleren tot BNNT's.

Onderzoekers gebruikten de PVC-methode om de eerste hoogwaardige BNNT's te produceren die lang genoeg zijn om tot macroscopisch garen te worden gesponnen. in dit geval centimeters lang. Een katoenachtige massa nanobuisjes werd met de vinger gedraaid tot een garen van ongeveer een millimeter breed, wat aangeeft dat de nanobuisjes zelf ongeveer een millimeter lang zijn.

"Ze zijn groot en pluizig, textielachtig, " zei Kevin Jordan, een staf elektrotechnisch ingenieur bij Jefferson Lab. "Dit betekent dat je commerciële textielproductie- en verwerkingstechnieken kunt gebruiken om ze te mengen in zaken als kogelvrije kleding en zonnecellen en andere toepassingen."

Transmissie-elektronenmicroscoopbeelden laten zien dat de nanobuisjes erg smal zijn, met een gemiddelde diameter van enkele micrometers. TEM-afbeeldingen onthulden ook dat de BNNT's meestal weinig ommuurde, meestal met twee-vijf muren, hoewel er ook enkelwandige nanobuisjes aanwezig waren. Elke wand is een laag materiaal, en minderwandige nanobuisjes zijn het meest gewild.

De onderzoekers zeggen dat de volgende stap is om de eigenschappen van de nieuwe boornitride-nanobuisjes te testen om de beste potentiële toepassingen voor het nieuwe materiaal te bepalen. Ook proberen ze het productieproces te verbeteren en op te schalen.

"De theorie zegt dat deze nanobuisjes energietoepassingen hebben, medische toepassingen en, blijkbaar, ruimtevaart toepassingen, ' zei Jordanië.

Smit was het ermee eens, "Sommige van deze dingen zullen doodlopende wegen zijn en sommige zullen de moeite waard zijn om na te streven, maar we zullen het pas weten als we materiaal in handen van mensen hebben."

Het onderzoek zal worden gepubliceerd in het nummer van 16 december van het tijdschrift Nanotechnologie . www.iop.org/EJ/abstract/0957-4484/20/50/505604/

Bron:Thomas Jefferson National Accelerator Facility