Los nanotubos de carbono se pueden descomprimir en nanocintas al dispararlos a alta velocidad a un objetivo, pero solo los que aterrizan a lo largo se descomprimirán, según investigadores de la Universidad de Rice. Las pruebas evaluaron los nanotubos que impactaron el objetivo en varios ángulos para ver los resultados. Crédito:Ajayan Group / Rice University
(Phys.org) —Nanotubos de carbono "descomprimidos" en nanocintas de grafeno mediante un proceso químico inventado en la Universidad de Rice están encontrando uso en todo tipo de proyectos, pero los científicos de Rice ahora han encontrado una forma libre de químicos para descomprimirlos.
El laboratorio de Rice del científico de materiales Pulickel Ajayan descubrió que los nanotubos que golpean el extremo objetivo primero se convierten en grupos de átomos, en su mayoría irregulares. Pero los nanotubos que se encuentran al costado del objetivo se descomprimen en prácticas cintas que se pueden usar en materiales compuestos para mayor resistencia y aplicaciones que aprovechan sus deseables propiedades eléctricas.
Los investigadores de Rice, dirigidos por el estudiante de posgrado Sehmus Ozden, informaron su hallazgo en la revista American Chemical Society. Nano letras .
El resultado fue una sorpresa, Dijo Ozden. "Hasta ahora, sabíamos que podíamos usar fuerzas mecánicas para acortar y cortar los nanotubos de carbono. Esta es la primera vez que hemos demostrado que los nanotubos de carbono se pueden descomprimir utilizando fuerzas mecánicas ".
Los investigadores dispararon perdigones de forma aleatoria, nanotubos de carbono de paredes múltiples de una pistola de gas ligero construida por el científico de materiales del laboratorio de Rice Enrique Barrera con fondos de la NASA. Los gránulos impactaron un objetivo de aluminio en una cámara de vacío a aproximadamente 15, 000 millas por hora. Cuando inspeccionaron los escombros de carbono resultantes, encontraron nanotubos que primero se estrellaron contra el extremo del objetivo o en un ángulo agudo simplemente se deformaron en un nanotubo arrugado. Pero los tubos que golpean a lo largo en realidad se dividen en cintas con bordes irregulares.
"Las pruebas de impacto de hipervelocidad se utilizan principalmente para simular el impacto de diferentes proyectiles en los escudos, naves espaciales y satélites, ", Dijo Ozden." Estábamos investigando posibles aplicaciones de los nanotubos de carbono en el espacio cuando obtuvimos este resultado ".
Las simulaciones moleculares y las imágenes de microscopio electrónico muestran lo que le sucede a un nanotubo de carbono cuando su extremo golpea un objetivo directamente a unos 15, 000 millas por hora. Los investigadores de la Universidad de Rice encontraron que los nanotubos se dividieron en nanocintas útiles. Crédito:Ajayan Group / Rice University)
El efecto se confirmó mediante simulaciones moleculares. Demostraron que cuando los tubos de paredes múltiples impactan en el objetivo, el tubo exterior se aplana, golpeando los tubos interiores y abriéndolos a su vez. Los nanotubos de pared simple hacen todo lo contrario; cuando el tubo se aplana, la pared inferior golpea el interior de la pared superior, que se abre desde el medio hasta los bordes.
Ozden explicó que la distribución uniforme de la tensión a lo largo del nanotubo que despliega el vientre, que es muchas veces más largo que ancho, rompe los enlaces de carbono en una línea casi simultáneamente.
Los investigadores dijeron que entre el 70 y el 80 por ciento de los nanotubos en una pastilla se abren en un grado u otro.
Desde la izquierda, Los investigadores de la Universidad de Rice, Sehmus Ozden, Enrique Barrera y Robert Vajtai en la pistola de hipervelocidad utilizada para disparar perdigones de nanotubos a un objetivo de aluminio. Los investigadores encontraron que la colisión dividiría los tubos que golpeaban el objetivo longitudinalmente en nanocintas. Ozden y Vajtai sostienen placas de aluminio con agujeros profundos causados por pequeños objetos que los golpean en 15, 000 millas por hora. La pistola fue construida con el apoyo de la NASA para simular el impacto de los micrometeoritos en las naves espaciales. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Ozden dijo que el proceso elimina la necesidad de limpiar los residuos químicos de las nanocintas producidas mediante las técnicas actuales. "Un paso, libre de químicos, Se pueden producir nanocintas de grafeno limpias y de alta calidad utilizando nuestro método. Son candidatos potenciales para materiales electrónicos de próxima generación, " él dijo.
