Nanorurkowa miodoguma

Nowy materiał z nanorurek węglowych może zastąpić szeroko obecnie wykorzystywaną lepkosprężystą gumę silikonową. Ta ostatnia zachowuje swoje właściwości w stosunkowo niewielkim zakresie temperatur (od minus 55 do plus 300 stopni Celsjusza), tymczasem wynalazek Japończyków sprawdza się przy temperaturach z przedziału od -196 do 1000 stopni Celsjusza. Pomysłodawcy już snują plany odnośnie jego wykorzystania i wspominają choćby o kołach w pojazdach kosmicznych.

Przy temperaturach powyżej 300 stopni Celsjusza guma silikonowa się rozpada, a poniżej -55 przechodzi zeszklenie (a w stanie szklistym twardnieje). Dr Ming Xu i zespół z Advanced Industrial Science and Technology (AIST) w Tsukubie wpadli na trop zupełnie innego rozwiązania - losowej sieci długich nanorurek węglowych. W temperaturach od -140 do 600 st. Celsjusza moduły sprężystości i stratności, stabilność częstotliwości, poziom odwracalności deformacji (elastyczności) i wytrzymałość zmęczeniowa materiału pozostawały niezmienne. Wg członków zespołu, opisywana stabilność temperaturowa to wynik rozpraszania energii przez miejsca styku łączących i odłączających się nanorurek.

Naukowcy zastosowali chemiczne osadzanie z fazy gazowej (ang. chemical vapor deposition). Ich materiał jest sprężysty jak guma, czyli po rozciągnięciu powraca do swojego pierwotnego kształtu, a jednocześnie ma konsystencję lepkiego miodu. Do odkrycia, jak to często bywa, doszło przypadkowo. Japończycy pracowali bowiem oryginalnie nad czymś, co nazwali roboczo "lasem nanorurkowym". Okazało się jednak, że po zmodyfikowaniu katalizatora nanorurki przestały się rozrastać tylko w górę, ale zaczęły tworzyć sieć losowych połączeń. Xu porównała to do pomostów w postaci rozciągniętych między drzewami dżungli lian.

Dotąd przeprowadzono bardzo niewiele badań na temat lepkosprężystości nanorurek węglowych. Być może dlatego, że trudno je uzyskać, a w wysokich temperaturach szybko ulegają utlenieniu. Pani Xu uważa, że w przyszłości materiał będzie można dostosować do konkretnych potrzeb, zwiększając np. na zamówienie jego elastyczność. Wierzy też w to, że zakres temperatur, przy których nanorurkowa dżungla z lianami zachowuje swoje właściwości, da się jeszcze rozszerzyć.

nanorurki węglowe sieć rozpraszanie energii lepkosprężystość