Los nanotecnólogos de la Universidad de Texas en Dallas han inventado una tecnología ampliamente implementable para producir wearables, tejido de punto cosible e hilos anudables que contienen hasta un 95 por ciento en peso de nanofibras y polvos invitados que de otro modo no se pueden hilar. Una pequeña cantidad de red de nanotubos de carbono hospedante, que puede ser más liviano que el aire y más fuerte que el acero, confina las partículas de los huéspedes en los pasillos de los pergaminos de alta conducción sin interferir con la funcionalidad de los huéspedes para aplicaciones como el almacenamiento de energía, conversión de energía, y recolección de energía.
Usando tecnología convencional, los polvos se mantienen juntos en un hilo usando un aglutinante de polímero o se incorporan en las superficies de las fibras, y ambos enfoques pueden restringir la concentración de polvo, accesibilidad del polvo para proporcionar funcionalidad al hilo, o la resistencia necesaria para el procesamiento del hilo en textiles y aplicaciones posteriores.
En la edición del 7 de enero de la revista Ciencias , los coautores que trabajan en el Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute de UT Dallas describen el uso de biscrolling para resolver estos problemas, y demostrar la viabilidad de usar sus hilos biselados para aplicaciones que van desde cables superconductores y textiles electrónicos hasta baterías y pilas de combustible que contienen electrodos tejidos flexibles.
Los hilos biselados reciben su nombre por la forma en que se producen:una capa uniforme de material huésped se deposita sobre una red de nanotubos de carbono, que se llama host. Esta pila de huésped / huésped de dos capas se retuerce para formar un hilo bicapa. Dependiendo de las restricciones finales y la simetría de las tensiones aplicadas, La inserción de torsión da como resultado versiones distorsionadas de Arquímedes, doble de Arquímedes o rollos de Fermat, que son extensiones tridimensionales de las espirales de Arquímedes y Fermat y combinaciones de espirales encontradas en la naturaleza y veneradas por diversas culturas durante miles de años.
Las redes de nanotubos de carbono que los inventores utilizaron para el biscrolling no son láminas de nanotubos de carbono ordinarios; pueden extraerse hasta dos yardas / segundo de bosques de nanotubos de carbono. que parecen bosques de bambú en los que árboles de bambú de dos pulgadas de diámetro se elevan una milla hacia el cielo. Cuatro onzas de estas hojas cubrirían un acre y tienen aproximadamente 50 nm de espesor cuando se densifican, que es aproximadamente mil veces más delgado que un cabello humano o una hoja de papel común.
Estas fuertes bandas de nanotubos de carbono mantienen unidos los hilos biselados que son en su mayoría polvos e incluso permiten el lavado a máquina de textiles que contienen hilos biselados sin una pérdida significativa de polvo. La delgadez de la banda significa que se pueden acomodar cientos de capas de volutas en un hilo biselado que tiene aproximadamente el diámetro de un cabello humano. Al mismo tiempo, la red de nanotubos proporciona conductividad eléctrica al hilo, y la porosidad necesaria para el acceso de las partículas atrapadas en los pasillos de las redes a líquidos y gases para aplicaciones electroquímicas y de sensores.
La elección del invitado determina la funcionalidad de los hilos biscrolled. Utilizando como invitado hasta un 95 por ciento en peso de LiFePO¬¬4¬, un material notable para baterías de iones de litio, Los investigadores de UT Dallas demostraron electrodos de batería de iones de litio de alto rendimiento, y demostrado tener el rendimiento de la batería, flexibilidad y robustez mecánica necesarias para la incorporación en la ropa de almacenamiento y generación de energía. El huésped de nanotubos de carbono dopados con nitrógeno biscrolling proporcionó cátodos de pila de combustible altamente catalíticos para la generación química de energía eléctrica. que evitan la necesidad de un costoso catalizador de platino. Mediante biscrolling de una mezcla de polvos de magnesio y boro y tratamiento térmico, se produjeron hilos superconductores de MgB2, que eliminó los treinta o más pasos de estiramiento utilizados para la producción convencional de alambres superconductores. Usando invitado de dióxido de titanio fotocatalítico, Se obtuvieron hilos biselados para tejidos autolimpiantes.
"La tecnología biscrolling de UT Dallas es rica en posibilidades de aplicación que van mucho más allá de las que describimos en Ciencias revista. Por ejemplo, Nuestro colaborador, el profesor Seon Jeong Kim, de la Universidad de Hanyang en Corea, ya ha utilizado hilo biselado para fabricar células de biocombustible mejoradas que eventualmente podrían utilizarse para impulsar implantes médicos. "dijo el autor correspondiente del artículo, Dr. Ray H. Baughman, Robert A. Welch Profesor de Química y director del Instituto NanoTech de la UTD. "Estoy especialmente orgulloso de dos de nuestros ex alumnos de la escuela secundaria NanoExplorer, Carter Haines y Stephanie Stoughton, que son coautores de pregrado tanto de nuestro artículo en la revista Science como de nuestra solicitud de patente presentada internacionalmente sobre biscrolling ".
