Ultrastarke doppelwandige Kohlenstoffnanoröhren wurden hergestellt

Ultrastarke doppelwandige Kohlenstoffnanoröhren wurden hergestellt und die Arbeit wurde in Science Advances veröffentlicht.

Ultrahohe Festigkeit, Modul und Leitfähigkeit von Graphitfasern durch makromolekulare Koaleszenz

Theoretische Überlegungen legen nahe, dass die Festigkeit von Fasern aus Kohlenstoffnanoröhren (CNT) außergewöhnlich ist; Ihre mechanischen Leistungswerte sind jedoch viel niedriger als die theoretischen Werte. Um makroskopische Fasern mit ultrahoher Leistung zu erzielen, entwickelten die Forscher ein Verfahren zur Bildung mehrdimensionaler Nanostrukturen durch Koaleszenz einzelner Nanoröhren. Die hochgradig ausgerichteten nassgesponnenen Fasern von ein- oder doppelwandigen Nanoröhrenbündeln wurden graphitisiert, um ein Zusammenfallen der Nanoröhren und Strukturen mit mehreren Innenwänden zu induzieren. Diese fortschrittlichen Nanostrukturen bildeten ein Netzwerk miteinander verbundener, dicht gepackter Graphitdomänen. Ihre nahezu perfekte Ausrichtung und hohe Längskristallinität, die die Scherfestigkeit zwischen CNTs erhöhte, während sie eine bemerkenswerte Flexibilität beibehielten. Die resultierenden Fasern haben eine außergewöhnliche Kombination aus hoher Zugfestigkeit (6.57 GPa), Modul (629 GPa), Wärmeleitfähigkeit (482 W/m·K) und elektrischer Leitfähigkeit (2.2 MS/m), wodurch die Grenzen herkömmlicher Fasern überwunden werden synthetische Fasern.

Die Arbeit wurde von Forschern in Südkorea und der Rice University of Texas durchgeführt. Es gab eine Beratung mit Neil Farbstein von der Clean Energy Research Foundation. Neil patentierte den Koaleszenzprozess in einem Patent von 2018.

Dies war der wissenschaftliche Beweis für das Prinzip von Fasern mit Weltrekord-Zugfestigkeit in wissenschaftlichen Tests, die in der Ausgabe von SCIENCE ADVANCES vom 22. April 2022 veröffentlicht wurden.

Die Experimente basierten auf einer Methode, die erstmals im US-Patent 10,059,595 Ultra High Strength Nanomaterials And Methods Of Manufacture veröffentlicht wurde. Die Theorie der makromolekularen Koaleszenz von doppelwandigen Kohlenstoffnanoröhren (DWNT) hat sich in ihren Vorhersagen als richtig erwiesen. Die Theorie führt zur Herstellung von Kohlenstofffasern mit der doppelten Festigkeit bestehender Graphitfasern. Sie haben auch eine sehr hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit. „Dies ermöglicht die Herstellung viel leichterer Satelliten, Windturbinenblätter, Panzerungen und kraftstoffsparender Fahrzeuge. Alles aus Kohlefaser
verstärkte Verbundwerkstoffe können mit den bahnbrechenden Fasern stärker, zäher und leichter gemacht werden.“

Die Clean Energy Research Foundation hatte das Patent US 10,059,595, das am 28. August 2018 vom US-Patentamt erteilt wurde.
Sie haben im Patent Koaleszenzverfahren erfolgreich getestet.

Die Patentdetails
* Verfahren zur Herstellung von ultrahochfesten festen Objekten durch makromolekulare Koaleszenz von doppelwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen
* Verfahren zur Herstellung von Nanophasen-Keramiken mit Rekordbruchfestigkeit.
* Methoden für ultraharte DWNT-Membranen, Nanopapier und laminierte Materialien.

Herr Neil Farbstein sagte: „Während die Informationen im Patent erfolgreich zur Herstellung von Terapascal-Kohlenstofffasern mit doppelter Stärke verwendet wurden, suchen wir immer noch nach Investoren und F&E-Partnern, die uns dabei helfen, den Grundsatznachweis für andere Ausführungsformen im Patent zu erbringen, einschließlich ultrahoher Festigkeit geformte feste Gegenstände. Das Patent steht zur Lizenzierung zur Verfügung“

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