Wetenschappers van Swansea University hebben een nieuwe benadering gerapporteerd voor het meten van de geleidbaarheid tussen identieke koolstofnanobuisjes, die zou kunnen worden gebruikt om de efficiëntie van elektrische stroomkabels in de toekomst te verbeteren.

Het nieuwe onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift American Chemical Society Nano-letters . De paper beschrijft hoe het onderzoeksteam van Swansea University, gebaseerd op het Energy Safety Research Institute (ESRI) in samenwerking met Rice University-onderzoekers, maakte echte fysieke metingen van de geleidbaarheid van koolstofnanobuisjes.

Koolstofnanobuisjes zijn kleine moleculen met ongelooflijke fysieke eigenschappen. Deze cilindrische moleculen zijn gevuld met zeshoekige koolstofatomen die een beetje lijken op kippengaas gewikkeld in een grafeenbuis en worden gebruikt om lichtgewicht draad te produceren. Hiervan kunnen sterke, efficiënte elektrische stroomkabels worden gemaakt die de potentie hebben om bestaande metalen kabels te vervangen, die vaak oververhit raken en falen - en ongeveer 8% van de elektriciteit kunnen verliezen aan transmissie en distributie wereldwijd.

De nieuwe studie is een belangrijke stap voorwaarts, aangezien eerdere onderzoeken naar geleidbaarheidsniveaus alleen theoretische berekeningen in hun metingen konden gebruiken. Een andere beperking was dat in theoretische studies werd gekeken naar nanobuisjes die qua diameter vergelijkbaar waren, maar in werkelijkheid variëren de diameters van nanobuisjes en het is deze variatie die theoretische modellen onmogelijk maakt om te bewijzen en leidt tot echte praktische problemen bij het meten van de geleidbaarheid in koolstofnanobuisjes.

ESRI-directeur, Professor Andrew Barron, die ook professor is aan de Rice University, en zijn onderzoeksteam merkte op dat als twee koolstofnanobuisjes van verschillende diameter over elkaar werden gelegd, de weerstand op het contactpunt hoger was dan wanneer ze een vergelijkbare diameter hadden. Het team voerde een grote spanning door een van de gekruiste koolstofnanobuisjes die deze brak en de twee helften werden aan de sondes gelast.

De twee helften van de oorspronkelijke koolstofnanobuis konden dan op zo'n manier worden gehanteerd dat elke meting garandeerde dat de diameter en het type hetzelfde waren - aangezien de twee koolstofnanobuizen eigenlijk van dezelfde koolstofnanobuis waren. Toen dit eenmaal ontdekt was, het team begon met het experimenteel reproduceren van metingen die voorheen alleen theoretisch waren.

Het team ontdekte ook dat ze door hun praktische experimenten enkele belangrijke theorieën konden bewijzen:

• Het variëren van de overlaphoek tussen de twee helften van de originele koolstofnanobuis toont een variatie in elektrische geleidbaarheid.
• Het meten van de geleidbaarheid tussen twee parallelle helften van een gesneden koolstofnanobuis leidt tot resultaten die consistent zijn met het theoretische concept van registratie op atomaire schaal.

Professor Barron zei; "Dit is de eerste keer dat het mogelijk is om experimentele metingen te doen om theoretische modellen te bevestigen. Hoewel het leuk is om de theorie te bevestigen met een echt experiment, onze methodologie opent nu talloze mogelijkheden voor metingen die voorheen niet mogelijk waren. We kijken ernaar uit om de basiskennis van koolstofnanobuisjes uit te breiden die ons in de toekomst zal helpen bij de productie van efficiënte elektrische bekabeling en talloze andere technologieën."