Wetenschappers van de Japanse Kyushu-universiteit zeggen dat in polymeer omhulde koolstofnanobuisjes veelbelovend zijn in biotechnologie en energietoepassingen. Het artikel is onlangs gepubliceerd in Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen .

Wetenschappers rapporteerden voor het eerst koolstofnanobuisjes in het begin van de jaren negentig. Vanaf dat moment, deze kleine cilinders maakten deel uit van de zoektocht om de omvang van technologische apparaten en hun componenten te verkleinen. Koolstofnanobuisjes (CNT's) hebben zeer gewenste eigenschappen. Ze zijn 100 keer sterker dan staal en een zesde van het gewicht. Ze hebben meerdere malen de elektrische en thermische geleidbaarheid van koper. En ze hebben bijna geen van de milieu- of fysieke degradatieproblemen die de meeste metalen gemeen hebben, zoals thermische krimp en uitzetting of erosie.

CNT's hebben de neiging om te aggregeren, vorming van "klonten" van buizen. Om hun uitstekende eigenschappen in toepassingen te gebruiken, ze moeten worden verspreid. Maar ze zijn onoplosbaar in veel vloeistoffen, waardoor hun gelijkmatige verspreiding moeilijk wordt.

Wetenschappers van de Japanse Kyushu-universiteit ontwikkelden een techniek die geaggregeerde klonten CNT's "exfolieert" en ze dispergeert in oplosmiddelen. Het houdt in dat de buizen in een polymeer worden gewikkeld met behulp van een binding waarbij geen elektronen worden gedeeld. De techniek wordt niet-covalente polymeerverpakking genoemd. Terwijl het delen van elektronen door covalente polymeerverpakking tot een stabielere binding leidt, het verandert ook de intrinsieke gewenste eigenschappen van de koolstofnanobuisjes. Niet-covalente verpakking wordt dus in de meeste gevallen als superieur beschouwd omdat het minimale schade aan de buizen veroorzaakt.

De wetenschappers, Dr. Tsuyohiko Fujigaya en Dr. Naotoshi Nakashima, voerde een onderzoeksoverzicht uit om de verschillende benaderingen van polymeerverpakking te analyseren en om de toepassingen samen te vatten waarin in polymeer verpakte koolstofnanobuisjes kunnen worden gebruikt. Hun recensie is gepubliceerd in Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen (16-2 p24802, 2015).

Ze ontdekten dat een grote verscheidenheid aan polymeren kan worden gebruikt voor de niet-covalente verpakking van koolstofnanobuisjes. Onlangs, er zijn inderdaad veel polymere dispergeermiddelen ontwikkeld die niet alleen de CNT's verspreiden, maar er ook nieuwe functies aan toevoegen. Deze polymere dispergeermiddelen worden nu algemeen erkend en op veel gebieden gebruikt, inclusief biotechnologie en energietoepassingen.

CNT's die stabiel zijn omwikkeld met biocompatibele materialen zijn zeer aantrekkelijk in de biogeneeskunde, bijvoorbeeld, vanwege hun ongelooflijke vermogen om biologische barrières te passeren zonder een immuunrespons te genereren. Er is dus een groot potentieel voor met polymeer omhulde CNT's op het gebied van medicijnafgifte.

Ook, het verpakken van koolstofnanobuizen in polymeren verbetert hun fotovoltaïsche functies in zonnecellen, bijvoorbeeld, wanneer de polymeren functioneren als een lichtopnemend pigment.

Omdat de ontwerpen van polymeren gemakkelijk kunnen worden aangepast, er wordt verwacht dat de functionaliteit van met polymeer omhulde CNT's verder zal worden uitgebreid en dat er nieuwe toepassingen zullen worden ontwikkeld die ze gebruiken.