Lebih Mudah dan Aman Menggunakan Carbon Nanotubes dalam Polymer Nanocomposite

Sebuah tim peneliti dari Skoltech, Universitas Aalto, dan Institut Kurnakov baru-baru ini mengembangkan pendekatan baru, serbaguna dan sederhana dalam menggunakan tabung nano karbon untuk pembuatan nanokomposit karbon nanotube-polimer. Metode ini dilaporkan dalam Carbon dan melibatkan pembuatan briket – paket padat bubuk karbon nanotube. Nanokomposit yang dibuat dengan briket memiliki kinerja yang sama baiknya dengan yang dibuat dari masterbatch yang lebih mahal, yang juga khusus untuk polimer — sehingga kurang serbaguna.

“Kami yakin penggunaan briket padat karbon nanotube dapat secara signifikan memfasilitasi pengembangan industri komposit karbon nanotube. Teknik ini murah dan dapat diterapkan pada berbagai macam matriks polimer, tanpa mengorbankan sifat listrik dan termal bahan akhir,” kata Hassaan Butt, penulis utama studi tersebut, mahasiswa PhD Skoltech.

Dalam beberapa dekade terakhir, tabung nano karbon telah diselidiki secara intensif oleh para peneliti dari akademisi dan industri karena kombinasi unik antara sifat listrik, termal, dan mekanik. Sementara itu, nanokomposit berbasis polimer telah menjadi aplikasi karbon nanotube terbesar dan paling dekat dengan integrasi luas ke dalam kehidupan sehari-hari. Alasannya mudah untuk dipahami: Jumlah nanotube terkecil yang ditambahkan ke polimer memberi material sifat baru yang mendasar, seperti konduktivitas listrik dan piezoresistivitas, serta meningkatkan sifat termal dan mekaniknya secara signifikan.

Studi terbaru tentang Karbon dimulai sebagai upaya untuk mengatasi tantangan dalam mencapai dispersi tabung nano karbon yang cukup dalam polimer inang untuk mencapai sifat komposit yang optimal. Untuk tujuan ini, para peneliti Skoltech dan kolaborator mereka dari Kurnakov Institute menyelidiki metode perluasan cepat larutan superkritis (RESS) tabung nano, yang mengarah pada deaglomerasinya. Namun, hal itu tidak menghasilkan perbaikan apa pun pada sifat akhir nanokomposit polimer. Tim memutuskan untuk mengeksplorasi implikasi dari hal ini dari perspektif yang berlawanan.

Rekan penulis studi dan salah satu kontributor utama, mahasiswa PhD Skoltech Ilya Novikov, menjelaskan: “Setelah menyadari bahwa ekspansi yang cepat menghasilkan penurunan sepuluh kali lipat kepadatan massal nanotube namun tidak meningkatkan sifat komposit, kami berpikir, mengapa tidak kami melakukan hal sebaliknya dan malah mengompres bubuknya. Bagaimana jika kompresi tidak mengganggu kinerja material?” Alasan mengapa hal ini menarik, tambahnya, adalah karena kepadatan yang lebih tinggi berarti kenyamanan yang lebih besar dan lebih sedikit bahaya keselamatan dalam produksi akibat aerosolisasi nanotube yang tidak diinginkan.