(PhysOrg.com) -- Het benutten van de kracht van koolstofnanobuisjes zou aanzienlijk eenvoudiger kunnen worden, dankzij een voorschot van ingenieurs van de University of South Carolina en de University of Georgia.

Een team onder leiding van Xiaodong Li, een professor aan het College of Engineering and Computing aan het USC, meldde een doorbraak in de behandeling van nanobuisjes in het nummer van 14 februari van Geavanceerde materialen . Ze combineerden twee methoden, waterstofpassivering en ultrasone trillingen, om opmerkelijk uniforme dispersies van meerwandige koolstofnanobuizen te genereren.

"In toepassingen zoals lichtgewicht en energiezuinige composieten, elektronische en opto-elektronische apparaten, energie oogsten, energie conversie, en energieopslagsystemen, koolstofnanobuisjes hebben superieure prestaties laten zien, " zei Li, "maar helaas was het verspreiden ervan altijd een grote barrière in toepassingen. Deze nieuwe techniek is goedkoop, makkelijk te gebruiken, en milieuvriendelijk - het moet snel worden aangepast op een groot aantal gebieden."

Koolstof nanobuisjes hebben veel gewenste eigenschappen, variërend van uitstekende mechanische sterkte tot ongewoon elektrisch gedrag. Door ze in materialen te verwerken, zelfs in kleine 'doses, ' Onderzoekers kunnen de bruikbaarheid van een materiaal drastisch verbeteren.

Maar werken met koolstofnanobuisjes, die sterk hydrofoob zijn, kan moeilijk zijn. In veel oplosmiddelen en polymeren, hun onoplosbaarheid en neiging om samen te klonteren is een belangrijk obstakel voor het verkrijgen van uniforme coatings op oppervlakken of verdelingen in vaste stoffen of gels.

Ultrasone trillingen worden al lang gebruikt om koolstofnanobuisjes in oplosmiddelen te dispergeren, maar het succes is traag, middelmatig, en maar al te vaak omgekeerd wanneer de sonicatie stopt.

Li's team combineerde ultrasone trillingen met een gelijktijdige stroom waterstofgas, het produceren van volledig gedispergeerde meerwandige koolstofnanobuisjes in ethanol in slechts 2 uur. De uniforme verspreiding, wat zelfs met het blote oog duidelijk is, werd gekenmerkt door scanning en transmissie-elektronenmicroscopie.

Vervolgens fabriceerden ze een nanobuis-epoxycomposiet met de methode en onderzochten de mechanische eigenschappen ervan. De elasticiteitsmodulus van het nanocomposiet (met 1% nanobuisje per gewicht) bereid met waterstofpassivering nam met bijna 100% toe in vergelijking met die van de pure epoxy, terwijl bij afwezigheid van waterstofpassivering eerder een toename van minder dan 40% werd gemeld.

De ingenieurs redeneren dat energie van ultrasone trillingen het verbreken van CC-bindingen in de nanobuisjes aanstuurt, die vervolgens reageren met de waterstof om C-H-bindingen te creëren. Röntgenfoto-elektronenspectroscopie bevestigt de toevoeging van C-H-bindingen.

Dit soort wijziging is bijzonder nuttig, voegde Li toe, omdat de geabsorbeerde waterstof door verhitting gemakkelijk uit de meerwandige koolstofnanobuisjes wordt verwijderd. "De conventionele technieken - fluor, alkaan, of ionische modificatie, bijvoorbeeld - onzuiverheden in matrixmaterialen introduceren, " hij zei.