De Lyding Group heeft onlangs een techniek ontwikkeld waarmee op koolstof-nanobuisjes gebaseerde vezels kunnen worden gemaakt door chemische crosslinks te creëren. De techniek verbetert de elektrische en mechanische eigenschappen van deze materialen.

De krant, "Verbeterde elektrische en mechanische eigenschappen van chemisch verknoopte koolstof-nanobuis-gebaseerde vezels en hun toepassing in hoogwaardige supercondensatoren, " werd gepubliceerd in ACS Nano .

"Koolstofnanobuisjes zijn sterk en zijn zeer goed in het geleiden van warmte en elektriciteit, " zei Gang Wang, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in het Lyding-lab, dat is aan het Beckman Institute for Advanced Science and Technology aan de University of Illinois in Urbana-Champaign. "Daarom, deze materialen hebben brede toepassingen en kunnen worden gebruikt als sterke vezels, batterijen, en transistoren."

Er zijn veel manieren om materialen te bouwen met op koolstof-nanobuis gebaseerde vezels. "Vliegtuigvleugels kunnen worden gemaakt, bijvoorbeeld, door deze vezels in een matrix in te bedden met epoxy, " zei Joseph Lyding, de Robert C. MacClinchie Distinguished Professor of Electrical and Computer Engineering en een Beckman faculteitslid. "De epoxy werkt als een bindmiddel en houdt de matrix bij elkaar."

Echter, het combineren van de buizen om dergelijke materialen te maken kan leiden tot verlies van belangrijke eigenschappen. "We hebben een methode bedacht om veel van die prestaties terug te brengen, " zei Lyding. "De methode is gebaseerd op het aan elkaar koppelen van de individuele koolstofnanobuisjes."

De onderzoekers verspreidden gebromeerde koolwaterstofmoleculen in de nanobuismatrix. Wanneer warmte wordt toegepast, de broomgroepen laten los, en de moleculen binden covalent aan aangrenzende nanobuisjes.

"Als je stroom door deze materialen voert, de weerstand tegen de stroom is het hoogst op de knooppunten waar de nanobuisjes elkaar raken, ' zei Lyding. 'Als gevolg daarvan, Op de knooppunten ontstaat warmte en die warmte gebruiken we om de nanobuisjes aan elkaar te koppelen."

De behandeling is een eenmalig proces. "Zodra die banden zich vormen, de weerstand op de kruising daalt, en het materiaal koelt af. Het is alsof popcorn afgaat - als het eenmaal knalt, dat is het, ' zei Lyding.

De onderzoekers stonden voor veel uitdagingen toen ze probeerden deze materialen te bouwen. "We moeten de juiste moleculen vinden om te gebruiken en de juiste omstandigheden om die bindingen te maken, Wang zei. "We moesten verschillende keren proberen om de juiste stroom te vinden en het resulterende materiaal gebruiken om andere apparaten te bouwen."

"Dit document is de eerste stap in het maken van een nieuwe klasse materialen. Het is waarschijnlijk dat de prestaties die we nu zien, beter zullen worden omdat het nog niet volledig is onderzocht, Lyding zei. "We zijn geïnteresseerd om te onderzoeken hoe sterk we deze materialen kunnen maken, hoe we hun elektrische geleidbaarheid kunnen verbeteren, en of we koperdraden kunnen vervangen door materialen die 10 keer lager in gewicht zijn en dezelfde prestaties hebben."