Könnyebben és biztonságosabban használható szén nanocsövek polimer nanokompozitban

A Skoltech, az Aalto Egyetem és a Kurnakov Intézet kutatócsoportja a közelmúltban új, sokoldalú és egyszerű megközelítést dolgozott ki a szén nanocsövek felhasználására szén nanocső-polimer nanokompozitok előállítására. A módszerről a Carbonban számoltak be, és briketteket készítenek – szén nanocsőporokból álló sűrű csomagokat. A brikettel készült nanokompozitok ugyanolyan jól teljesítenek, mint a drágább mesterkeverékekből készültek, amelyek szintén polimer-specifikusak – vagyis kevésbé sokoldalúak.

„Úgy gondoljuk, hogy a szén nanocsövek sűrű brikettjeinek használata jelentősen elősegítheti a szén nanocső kompozit ipar fejlődését. Ez a technika olcsó és sokféle polimer mátrixhoz alkalmazható anélkül, hogy feláldozná a végső anyag elektromos és termikus tulajdonságait” – nyilatkozta a tanulmány vezető szerzője, Hassaan Butt, a Skoltech PhD hallgatója.

Az elmúlt évtizedekben a szén nanocsöveket intenzíven vizsgálták a tudományos körök és az ipar kutatói az elektromos, termikus és mechanikai tulajdonságaik egyedülálló kombinációja miatt. Eközben a polimer alapú nanokompozitok a szén nanocsövek legnagyobb alkalmazásává váltak, és a legközelebb állnak a mindennapi életbe való széles körű integrációhoz. Könnyen érthető, hogy miért: A polimerhez adott legkisebb mennyiségű nanocsövek alapvetően új tulajdonságokkal ruházzák fel az anyagot, mint például az elektromos vezetőképesség és a piezorezisztivitás, valamint döntően javítják termikus és mechanikai tulajdonságait.

A közelmúltban végzett Carbon-tanulmány azzal a kihívással kezdődött, hogy a gazdapolimeren belül elegendő szén nanocső diszperziót kell elérni az optimális kompozit tulajdonságok eléréséhez. Ennek érdekében a Skoltech kutatói és munkatársaik a Kurnakov Intézetből a nanocsövek szuperkritikus oldatának (RESS) gyors expanziójának módszerét vizsgálták, ami deagglomerálódáshoz vezet. Ez azonban nem eredményezett semmilyen javulást a polimer nanokompozitok végső tulajdonságaiban. A csapat úgy döntött, hogy az ellenkező szemszögből vizsgálja meg ennek következményeit.

A tanulmány társszerzője és egyik fő közreműködője, a Skoltech PhD hallgató, Ilja Novikov kifejtette: „Miután felismertük, hogy a gyors tágulás tízszeresére csökkenti a nanocsövek térfogatsűrűségét, de nem javítja a kompozit tulajdonságait, úgy gondoltuk, miért ne az ellenkezőjét csináljuk, és inkább összenyomjuk a porokat. Mi van akkor, ha a tömörítés nem rontja az anyag teljesítményét?” Hozzátette, hogy ez azért izgalmas, mert a nagyobb sűrűség nagyobb kényelmet és kevesebb biztonsági kockázatot jelent a gyártás során a nanocsövek nem kívánt aeroszolizációja miatt.