(PhysOrg.com) -- Een nadere blik op een veelbelovende nanobuiscoating die op een dag zonnecellen zou kunnen verbeteren, heeft een paar onverwachte rimpels opgeleverd, volgens nieuw onderzoek* uitgevoerd door het National Institute of Standards and Technology en North Dakota State University -- onderzoek dat wetenschappers ook kan helpen een oplossing te vinden.

De wetenschappers hebben ontdekt dat coatings gemaakt van enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNT's) niet zo vervormbaar zijn als gehoopt, wat inhoudt dat ze geen gemakkelijk antwoord zijn op problemen die andere materialen bieden. Hoewel films gemaakt van nanobuisjes veel gewenste eigenschappen hebben, de bevindingen van het team onthullen enkele problemen die mogelijk moeten worden aangepakt voordat het volledige potentieel van deze coatings wordt gerealiseerd.

“De ironie van deze coatings van nanobuisjes is dat ze kunnen veranderen als ze buigen, ” zegt Erik Hobbie, nu de directeur van het Materials and Nanotechnology-programma bij NDSU. “Onder bescheiden spanningen, deze films kunnen onomkeerbare veranderingen in de opstelling van nanobuisjes ontwikkelen die hun geleidbaarheid verminderen. Ons werk is het eerste dat dit suggereert, en het opent nieuwe benaderingen om de films zo te ontwerpen dat deze effecten worden geminimaliseerd.”

Hoog op het verlanglijstje van de zonne-energie-industrie staat een goedkope, flexibel, transparante coating die elektriciteit kan geleiden. Als deze combinatie van eigenschappen op de een of andere manier kan worden gerealiseerd in een enkel materiaal, zonnecellen kunnen veel goedkoper worden, en fabrikanten kunnen ze misschien op onverwachte plaatsen plaatsen, zoals kledingstukken. Transparante geleidende coatings kunnen worden gemaakt van indium-tinoxide, maar hun stijfheid en hoge kosten maken ze minder praktisch voor wijdverbreid gebruik.

Koolstof nanobuisjes zijn een mogelijke oplossing. nanobuisjes, die lijken op microscopisch kleine rollen kippengaas, zijn goedkoop, gemakkelijk te produceren, en kunnen massaal worden gevormd tot transparante geleidende coatings waarvan de webachtige binnenstructuur ze niet alleen sterk maar ook vervormbaar maakt, zoals papier of stof. Echter, het onderzoek van het team wees uit dat sommige soorten rekken microscopische 'rimpels' in de coating veroorzaken die de willekeurige opstelling van de nanobuisjes verstoren, waardoor de coating elektriciteit geleidt.

“Je wilt dat de nanobuisjes willekeurig geordend blijven, ', zegt hobbie. “Maar als een coating van nanobuisjes kreukt, het kan het verbonden netwerk verliezen dat het geleidend maakt. In plaats daarvan, de nanobuisjes bundelen onomkeerbaar in touwachtige formaties.”

Hobbie zegt dat de studie een paar manieren suggereert om het probleem aan te pakken, echter. De films kunnen dun genoeg worden gehouden zodat het kreuken in de eerste plaats kan worden vermeden, of ontwerpers zouden een tweede interpenetrerend polymeernetwerk kunnen ontwerpen dat het nanobuisjesnetwerk zou ondersteunen, om te voorkomen dat het te veel verandert als reactie op stress. "Deze benaderingen kunnen ons in staat stellen om coatings van nanobuisjes te maken die bestand zijn tegen grote spanningen met behoud van de eigenschappen die we willen, ', zegt hobbie.