In de huidige markt voor hoogwaardige vezels, gebruikt voor toepassingen zoals kogelvrije vesten, fabrikanten hebben slechts vier opties:Kevlar, Spectra, Dyneema, en Zylon. Gemaakt van polymeren zoals polyethyleen, dit waren tot voor kort de sterkste synthetische vezels ter wereld.

Marilyn min, een assistent-professor in de techniek aan Northeastern, een type vezel heeft ontwikkeld dat sterker is dan de eerste drie hierboven genoemde commerciële producten, en - zelfs in de eerste generatie - benadert de kracht van de vierde (Zylon) nauw.

Door kleine hoeveelheden koolstofnanobuisjes toe te voegen - recht, cilindrische deeltjes die volledig van koolstof zijn gemaakt - tot polymeervezels verhogen hun sterkte marginaal. Maar als afgestudeerde student aan het Georgia Institute of Technology vijf jaar geleden, Minus dacht dat met een beetje meer controle, misschien kan ze die bescheiden verbeteringen omzetten in dramatische verbeteringen. Ze heeft de afgelopen vier jaar in Northeastern haar voorgevoel bewezen.

In een artikel dat onlangs in het tijdschrift is verschenen Macromoleculaire materialen en techniek , Minus presenteerde een afstembaar proces voor het creëren van supersterke vezels die wedijveren met het allerbeste uit de industrie. Net als bij eerder werk, De methode van Minus integreert koolstofnanobuisjes in de polymeervezel, maar in plaats van alleen als een toegevoegd ingrediënt te dienen, de nanobuisjes vervullen nu ook een organisatorische rol.

Van roetpoeder tot metaaldeeltjes, een verscheidenheid aan materialen kan de vorming van specifieke kristaltypes begeleiden in een proces dat nucleatie wordt genoemd. Maar vóór koolstofnanobuizen, Min zei, "We hebben nog nooit een kiemvormend materiaal gehad dat zo op polymeren lijkt."

Door deze gelijkenis kunnen de nanobuisjes werken als schaatsen waarlangs de lange polymeerketens kunnen glijden, perfect op elkaar aansluiten.

Maar het is het kristallisatieproces dat de recentelijk gerapporteerde opmerkelijke eigenschappen aanstuurt. In hun onderzoek hebben Minus en haar collega's lieten zien dat ze deze eigenschappen gemakkelijk aan of uit konden zetten. Door niets anders te veranderen dan het patroon van verwarming en koeling van het materiaal, ze waren in staat om de sterkte en taaiheid van vezels gemaakt met dezelfde ingrediënten te vergroten.

In het huidige onderzoek is Minus en haar collega's werkten het recept en het proces uit voor één bepaald polymeer:​​polyvinylalcohol. "Maar we kunnen dit doen met andere polymeren en we doen het, " ze zei.

Met financiering van een nieuwe subsidie ​​van het Defense Advanced Research Projects Agency, Minus zal nu de methode uitwerken voor een polymeer genaamd polyacrylonitril, of PAN. Dit is het dominante materiaal dat wordt gebruikt om koolstofvezels te vormen, die van bijzonder belang zijn in lichtgewicht composietmaterialen zoals die worden gebruikt in het Boeing 787-vliegtuig. Met de meer georganiseerde structuur die wordt geboden door de methode van Minus, dit materiaal zou een enorme toename kunnen zien in zijn toch al geweldige prestaties.