Dễ dàng và an toàn hơn khi sử dụng ống nano cacbon trong polyme nanocompozit

Một nhóm nghiên cứu từ Skoltech, Đại học Aalto và Viện Kurnkov gần đây đã phát triển một phương pháp mới, linh hoạt và đơn giản để sử dụng ống nano cacbon để sản xuất vật liệu nanocompozit ống nano cacbon. Phương pháp này được báo cáo trong Carbon và liên quan đến việc tạo ra than bánh - những gói bột ống nano carbon dày đặc. Nanocomposite được làm bằng than bánh hoạt động tốt như những vật liệu được làm từ các loại masterbatch đắt tiền hơn, cũng là loại polyme đặc trưng - nghĩa là kém linh hoạt hơn.

“Chúng tôi tin rằng việc sử dụng than bánh dày đặc làm từ ống nano carbon có thể tạo điều kiện thuận lợi đáng kể cho sự phát triển của ngành công nghiệp composite ống nano carbon. Kỹ thuật này rẻ tiền và có thể áp dụng cho nhiều loại ma trận polymer khác nhau mà không làm mất đi bất kỳ tính chất điện và nhiệt nào của vật liệu cuối cùng”, tác giả chính của nghiên cứu, Hassaan Butt, nghiên cứu sinh tiến sĩ của Skoltech, cho biết.

Trong những thập kỷ qua, ống nano carbon đã được các nhà nghiên cứu từ giới hàn lâm và ngành công nghiệp nghiên cứu chuyên sâu vì sự kết hợp độc đáo giữa các tính chất điện, nhiệt và cơ học của chúng. Trong khi đó, vật liệu nanocompozit gốc polyme đã trở thành ứng dụng ống nano carbon lớn nhất và là ứng dụng gần nhất để tích hợp rộng rãi vào cuộc sống hàng ngày. Thật dễ hiểu tại sao: Lượng ống nano nhỏ nhất được thêm vào polyme sẽ mang lại cho vật liệu những đặc tính mới về cơ bản, chẳng hạn như tính dẫn điện và độ áp điện, cũng như tăng cường quan trọng các tính chất cơ và nhiệt của nó.

Nghiên cứu gần đây về Carbon bắt đầu như một nỗ lực nhằm giải quyết thách thức đạt được sự phân tán đủ ống nano carbon trong polyme chủ để đạt được các đặc tính tổng hợp tối ưu. Để đạt được mục tiêu này, các nhà nghiên cứu của Skoltech và cộng tác viên của họ từ Viện Kurnkov đã nghiên cứu phương pháp mở rộng nhanh chóng dung dịch siêu tới hạn (RESS) của ống nano, dẫn đến sự phân rã của chúng. Tuy nhiên, nó không mang lại bất kỳ sự cải thiện nào về các tính chất cơ bản của polyme nanocompozit. Nhóm nghiên cứu quyết định khám phá ý nghĩa của điều này từ góc độ ngược lại.

Đồng tác giả nghiên cứu và là một trong những người đóng góp chính, Ilya Novikov, nghiên cứu sinh tiến sĩ Skoltech, giải thích: “Sau khi nhận ra rằng sự giãn nở nhanh chóng làm giảm mật độ khối của ống nano gấp 10 lần nhưng không cải thiện các đặc tính tổng hợp, chúng tôi nghĩ, tại sao không thay vào đó chúng tôi làm điều ngược lại và nén bột. Điều gì sẽ xảy ra nếu quá trình nén không làm giảm hiệu suất của vật liệu? Ông nói thêm, lý do khiến điều này trở nên thú vị là vì mật độ cao hơn đồng nghĩa với sự thuận tiện hơn và ít nguy cơ an toàn hơn trong sản xuất do quá trình khí dung hóa ống nano không mong muốn.