"Strukturellt färgande" kolnanorör med ett amorft lager av titandioxid gör dem inte bara lättare för ögat, det gör dem också flambeständiga. Det här konstaterar forskare från Tsinghua University i Peking, Kina, som säger att dessa nya egenskaper borde göra det lättare att använda nanorör i bärbara enheter, smarta textilier och funktionella beläggningar.
Kolnanorör (CNT) är hoprullade ark av kol med en atomtjocklek. Tack vare deras utmärkta elektriska och mekaniska egenskaper visar de lovande för många applikationer, inklusive ultrastarka fibrer och ledande ledningar. De har dock två inneboende brister: de är kolsvarta till färgen, vilket gör dem estetiskt oattraktiva för vissa applikationer; och de är brandfarliga, vilket innebär att de inte kan användas i högtemperaturmiljöer där syre finns.
Färgkontroll
Forskare ledd av Rufan Zhang of Tsinghua Universitys institution för kemiteknik har nu belagt CNT med amorft TiO2 skikt med hjälp av en teknik som kallas atomlagerdeposition (ALD). De rapporterar att denna teknik fungerade för både CNT-fibrer och CNT-membran och att de kunde kontrollera färgen genom att justera tjockleken på beläggningarna.
Teamet fann att förutom att öka den strukturella och funktionella mångfalden av CNTS, gör beläggningsprocessen dem också resistenta mot lågor. Faktum är att materialen tål åtta timmars förbränning – till skillnad från vanliga CNT, som lätt brinner.
Kemiskt stabil
Jämfört med konventionella färgämnen och pigment, som är kemiskt instabila och inte kan användas för att färga CNT, är TiO2 beläggningsbaserade strukturella färger kan tåla 2000 tvättcykler, säger Zhang, och mer än 10 månaders exponering för högintensiv ultraviolett bestrålning.
Tekniken är bekväm, enkel, lätt att repetera och lätt att skala upp, tillägger han. Den producerar lysande, kontrollerbara färger, som indigo, gulbrun, blå, lila och grön. Viktigt är att det inte påverkar de inneboende elektriska och mekaniska egenskaperna hos CNT.
Kolnanorör hjälper rymdbunden elektronik att motstå strålningsskador
TiO2-belagda CNT kan användas i många banbrytande applikationer, berättar Zhang Fysikvärlden. "Dessa inkluderar ultrastarka fibrer, bärbara enheter, smarta textilier och enheter som fungerar i högtemperaturmiljöer (som flygplan, missiler och raketer), optiska displayer, kolorimetriska sensorer, enheter mot förfalskning, informationskryptering, passiva fotoniska displayer i flera färger , optiska fibrer och lasrar, för att bara nämna några.”
Forskarna siktar nu på att ytterligare utöka färgomfånget för sina CNT. "Vi kommer också att ytterligare undersöka den utmärkta prestandan hos de färgade CNT:erna och undersöka tvärvetenskapliga tillämpningar," säger Zhang.
Arbetet beskrivs i Vetenskap Förskott.
