"Strukturfarvede" kulstofnanorør med et amorft lag af titaniumdioxid gør dem ikke kun nemmere for øjet, det gør dem også flammebestandige. Det er opdagelsen af forskere fra Tsinghua University i Beijing, Kina, som siger, at disse nye egenskaber skulle gøre det lettere at anvende nanorør i bærbare enheder, smarte tekstiler og funktionelle belægninger.
Carbon nanorør (CNT'er) er sammenrullede plader af kulstof på et atom tykt. Takket være deres fremragende elektriske og mekaniske egenskaber viser de lovende til mange anvendelser, herunder ultrastærke fibre og ledende ledninger. De har dog to iboende mangler: de er kulsorte i farven, hvilket gør dem æstetisk uinteressante til nogle anvendelser; og de er brandfarlige, hvilket betyder, at de ikke kan anvendes i højtemperaturmiljøer, hvor der er ilt.
Farvekontrol
Forskere ledet af Rufan Zhang of Tsinghua University's Institut for Kemiteknik har nu belagt CNT'er med amorft TiO2 lag ved hjælp af en teknik kaldet atomic layer deposition (ALD). De rapporterer, at denne teknik virkede for både CNT-fibre og CNT-membraner, og at de kunne kontrollere farven ved at justere tykkelsen af belægningerne.
Holdet fandt ud af, at udover at øge den strukturelle og funktionelle mangfoldighed af CNTS, gør belægningsprocessen dem også modstandsdygtige over for flammer. Materialerne kan nemlig modstå otte timers brænding - i modsætning til almindelige CNT'er, som let brænder.
Kemisk stabil
Sammenlignet med konventionelle farvestoffer og pigmenter, som er kemisk ustabile og ikke kan bruges til farvning af CNT'er, er TiO2 belægningsbaserede strukturelle farver kan tåle 2000 cyklusser af hvidvaskning, siger Zhang, og mere end 10 måneders eksponering for højintensiv ultraviolet bestråling.
Teknikken er praktisk, enkel, let gentagelig og nem at skalere op, tilføjer han. Den producerer strålende, kontrollerbare farver, såsom indigo, gul-brun, blå, lilla og grøn. Det er vigtigt, at det ikke påvirker de iboende elektriske og mekaniske egenskaber af CNT'erne.
Carbon nanorør hjælper rumbundet elektronik til at modstå strålingsskader
TiO2-coatede CNT'er kan bruges i adskillige banebrydende applikationer, fortæller Zhang Fysik verden. "Disse omfatter ultra-stærke fibre, bærbare enheder, smarte tekstiler og enheder, der opererer i højtemperaturmiljøer (såsom fly, missiler og raketter), optiske skærme, kolorimetriske sensorer, anti-forfalskningsenheder, informationskryptering, passive fotoniske skærme i flere farver. , optiske fibre og lasere, for blot at nævne nogle få.”
Forskerne sigter nu mod yderligere at udvide farveområdet for deres CNT'er. "Vi vil også yderligere undersøge den fremragende ydeevne af de farvede CNT'er og undersøge tværfaglige applikationer," siger Zhang.
Arbejdet er beskrevet i Science Forskud.
