{"id":21013117,"date":"2013-02-24T20:13:34","date_gmt":"2013-02-24T19:13:34","guid":{"rendered":"http:\/\/znanost.geek.hr\/?p=21013117"},"modified":"2020-10-15T14:52:59","modified_gmt":"2020-10-15T12:52:59","slug":"novo-nanotehnolosko-vlakno-sokantnih-karakteristika","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/clanak\/novo-nanotehnolosko-vlakno-sokantnih-karakteristika\/","title":{"rendered":"Novo nanotehnolo\u0161ko vlakno \u0161okantnih karakteristika"},"content":{"rendered":"

Najnovije otkri\u0107e s Rice Sveu\u010dili\u0161ta rezultat je istra\u017eivanja koje je trajalo vi\u0161e od deset godina, no unato\u010d tome izazvalo je poprili\u010dan \u0161ok. Znanstvenici s Ricea, Ameri\u010dkog ratnog zrakoplovstva i izraelskog Technion Instituta po\u010detkom su ovog mjeseca otkrili da su proizveli novu vrstu karbonskih mikrocijevi (CNT), odnosno mikrovlakana, koje izgledom sli\u010de tekstilnom vlaknu, ali provode toplinu i struju poput metalne \u017eice. U \u010dasopisu Science<\/em> znanstvenici su opisali proces industrijske proizvodnje kon\u010danih niti \u010dije karakteristike u mnogo\u010demu nadilaze postoje\u0107e komercijalno dostupne materijale visokih performansi.<\/p>\n

\n

“Kona\u010dno imamo nano vlakno \u010dije osobine ne posjeduje niti jedan drugi, do sada poznati, materijal” ka\u017ee vode\u0107i istra\u017eiva\u010d na ovome projektu, Matteo Pasquali, ina\u010de profesor kemijskog i biomolekularnog in\u017eenjerstva i kemije na Sveu\u010dili\u0161tu Rice. “Izgleda poput obi\u010dnog crnog pamu\u010dnog vlakna, no pona\u0161a se poput metalne \u017eice i jakog karbonskog vlakna, istovremeno”.<\/p>\n

Istra\u017eiva\u010dki tim sa\u010dinjavali su znanstvenici sa Sveu\u010dili\u0161ta Rice, Tejin Aramid sjedi\u0161ta u Arnhemu u Nizozemskoj, Technion-Israel Institute of Technology iz Haife, te Air Force Research Laboratory (AFRL) iz Daytona, savezne dr\u017eave Ohio.<\/p>\n

“Toplinska provodnost novog (CNT) vlakna pribli\u017eava se onoj najboljoj karbonskih vlakana, ali uz deset puta ve\u0107u elektri\u010dnu provodnost”, ka\u017ee koautor studije Marcin Otto, znanstvenik iz Tejin Aramid kompanije. “Uglji\u010dna vlakna tako\u0111er su krta, dok su u usporedbi s njima novonastala CNT vlakna elasti\u010dna poput tekstilnih niti. O\u010dekujemo da \u0107e ovakva kombinacija karakteristika dovesti do nastanka novih proizvoda jedinstvenih osobina koji \u0107e svoju primjenu na\u0107i na tr\u017ei\u0161tima iz podru\u010dja zrakoplovne, svemirske, automobilisti\u010dke, medicinske i dr. industrija”.<\/p>\n

Izuzetna svojstva karbonskih nanocijevi zasjala su na znanstvenoj pozornici trenutkom njihova otkri\u0107a 1991. godine. \u0160uplja cjev\u010dica sa\u010dinjena od \u010distog ugljika i \u0161iroka pribli\u017eno poput DNK spirale otprilike je sto puta ja\u010da od \u010deli\u010dne, uz jednu \u0161estinu njene te\u017eine. Elektri\u010dna i toplinska provodnost nanocijevi mo\u017ee se nositi s onom najboljih vodi\u010da, a tako\u0111er mogu slu\u017eiti i kao poluvodi\u010di, aplikatori raznih lijekova te \u010dak kao spu\u017eve za upijanje raznih ulja.<\/p>\n

Na\u017ealost, nanocijevi su izuzetno osjetljive, te je unato\u010d njihovom izuzetnom potencijalu, vrlo te\u0161ko raditi s njima. Pronala\u017eenje sredstava za proizvodnju znatnih koli\u010dina nanocijevi potrajalo je gotovo cijelo desetlje\u0107e. Znanstvenici su, tako\u0111er, najprije morali nau\u010diti da postoji nekolicina razli\u010ditih tipova nanocijevi, svaka s druga\u010dijim fizi\u010dkim i elektri\u010dnim svojstvima, a na njima je jo\u0161 da nau\u010de ciljano proizvesti \u017eeljeni tip ,umjesto, kako je to sada slu\u010daj, klup\u010dastih tvorevina sa\u010dinjenih od razli\u010ditih vrsta nanocijevi.<\/p>\n

Proizvodnja ve\u0107ih objekata od tih klup\u010dastih nakupina nanocijevi predstavlja izazov. Nitasta vlakna debela samo \u010detvrtinu debljine ljudske kose mogu biti zapletena uz desetke milijuna drugih nanocijevi. U idealnom slu\u010daju, one \u0107e biti idealno poredane poput olovaka u kutiji. Neki laboratoriji istra\u017euju kako proizvesti rast cjelovitih nanocijevi, no takva proizvodnja je spora, a time i neu\u010dinkovita u usporedbi s proizvodnom metodom koja po\u010diva na kemijskom procesu nazvanom “mokro pletenje”. Ovim se procesom klupka sirovih nanocjev\u010dica razdvajaju u teku\u0107ini i ispredaju u duge niti kroz sito uskih rupica.<\/p>\n

Ukratko, nakon dolaska na Rice Sveu\u010dili\u0161te 2000. godine, Pasquali po\u010dinje s istra\u017eivanjem dobivanja CNT-a metodom “mokrog pletenja”, zajedno s pokojnim pionirom nanotehnologije Richardom Smalleyem s Instituta za nanotehnologiju. 2003. godine, dvije godine prije njegove prerane smrti, Smally je s Pasqualiem i ostalim kolegama radio na stvaranju prvih \u010distih vlakana nanocijevi. Taj rad zasnivaju na industrijskom proizvodnom smislu zna\u010dajnom procesu “mokrog pletenja” nanocijevi, koji je analogan metodi proizvodnje aramidnih vlakana visokih performansi, poput Tejinovih Tearon sinteti\u010dkih vlakana koji se koriste pri izradi neprobojnih prsluka i drugih proizvoda. No proces je trebalo doraditi. U po\u010detku, dobivena vlakna nisu bila dovoljno jaka i provodna radi neporavnanja i unutarnjih praznina izme\u0111u milijuna nanocijevi od kojih su vlakna sa\u010dinjena.<\/p>\n

“Postizanje vrlo kompaktne gra\u0111e i poslo\u017eenost karbonskih cijevi unutar vlakana je klju\u010dno”, ka\u017ee koautor istra\u017eivanja Yeshayahu Talmon, direktor Technion’s Russell Berrie Instituta nanotehnologije, koji je zapo\u010deo suradnju s Pasqualijem prije pet godina.<\/p>\n

Sljede\u0107e veliko otkri\u0107e se dogodilo 2009. godine, kada je Pasquali sa svojim kolegama prona\u0161ao prvo otapalo za nanocijevi – klorosulfatnu kiselinu. Sada su po prvi puta znanstvenici mogli proizvesti visoko koncentriranu otopinu nanocijevi, \u0161to je dovelo do napretka u njihovom poravnanju i kompaktnosti.<\/p>\n

“Do tada se smatralo kako kori\u0161tenje klorosulfatne kiseline pri vrtnji nije mogu\u0107e radi njene reakcije s vodom”, ka\u017ee Pasquali. “Postdiplomac Natnael Bahabtu je u mom laboratoriju prona\u0161ao jednostavan na\u010din kojim se CNT mo\u017ee presti pomo\u0107u klorosulfatne kiseline. To je bilo kriti\u010dno za ovaj novi proces”, nadodaje Pasquali.<\/p>\n

Pasquali tvrdi kako su drugi laboratoriji prona\u0161li da se \u010dvrsto\u0107a i provodljivost ispredenih niti mo\u017ee unaprijediti ukoliko je po\u010detni materijal (klupko sirovih nanocijevi) sa\u010dinjen od duga\u010dkih nanocijevi sa \u0161to manje atomskih nedostataka. 2010. godine, Pasquali i Talmon po\u010dinju eksperimentirati s nanocijevima raznih proizvo\u0111a\u010da, te suradnjom sa\u00a0 znanstvenicima Ameri\u010dkih zra\u010dnih snaga (AFRL) dobivaju precizne podatke o elektri\u010dnoj vodljivosti i termi\u010dkim osobinama pobolj\u0161anih vlakana.<\/p>\n

Istovremeno, Otto je vr\u0161io procjenu metoda razli\u010ditih istra\u017eiva\u010dkih centara, kako bi odredio onu najbolju za proizvodnju CNT vlakana. Kombiniraju\u0107i Pasqualijeva otkri\u0107e, Tejin Aramidov “know-how” i kori\u0161tenjem duge cijevi CNT-a stvorena su unaprije\u0111ena CNT vlakna visokih performansi. 2010. Tejin Armid pokre\u0107e i financira zajedni\u010dki projekt s Rice Sveu\u010dili\u0161tem, te dolazi do suradnje izme\u0111u kompanijinih najboljih stru\u010dnjaka za pre\u0111enje nanovlakana i znanstvenika sa Sveu\u010dili\u0161ta.<\/p>\n

“Tejinova znanstvena i tehni\u010dka pomo\u0107 trenutno je dovela do pobolj\u0161anja \u010dvrsto\u0107e i provodljivosti”, ka\u017ee Pasquali.<\/p>\n

Koautor studije Junichiro Kono, profesor elektrotehnike i ra\u010dunalnog in\u017eenjerstva na Sveu\u010dili\u0161tu Rice, ka\u017ee: “Istra\u017eivanje pokazuje da se elektri\u010dna provodljivost vlakna mo\u017ee ugoditi i optimizirati tehnikama kori\u0161tenim nakon po\u010detne proizvodnje. To je dovelo do najvi\u0161e ikad prijavljene vodljivosti makroskopskih CNT vlakana”.<\/p>\n

Kako je objavljeno u \u010dasopisu Science<\/em>, vlakna imaju deset puta ve\u0107u \u010dvrsto\u0107u te elektri\u010dnu i toplinsku provodnost, od dosad najve\u0107e prijavljenih kod “mokro pletenih” CNT vlakana. Specifi\u010dna vodljivost elektri\u010dne struje novih vlakana mo\u017ee se mjeriti s onom bakrenih, zlatnih i aluminijskih \u017eica, a daleko je bolja od onih \u010deli\u010dnih.<\/p>\n

Na primjer, jedna od primjena gdje visoka \u010dvrsto\u0107a i elektri\u010dna provodljivost mogu biti prednost je kod low-power aplikacija, obja\u0161njava Pasquali.<\/p>\n

“Metalne \u017eice se lome u valjcima i ostalim proizvodnim strojevima, ukoliko su pretanki. U mnogo slu\u010dajeva koriste se mnogo deblje metalne \u017eice nego li je to potrebno, jednostavno iz razloga jer proizvo\u0111a\u010du nije opravdana proizvodnja tanjih \u017eica. Dobar primjer za to su kablovi za prijenos podataka”, zaklju\u010duje Pasquali.<\/p>\n

Izvor: Rice University<\/a><\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Najnovije otkri\u0107e s Rice Sveu\u010dili\u0161ta rezultat je istra\u017eivanja koje je trajalo vi\u0161e od deset godina, no unato\u010d tome izazvalo je poprili\u010dan \u0161ok. Znanstvenici s Ricea, Ameri\u010dkog ratnog zrakoplovstva i izraelskog Technion Instituta po\u010detkom su ovog mjeseca otkrili da su proizveli novu vrstu karbonskih mikrocijevi (CNT), odnosno mikrovlakana, koje izgledom sli\u010de tekstilnom vlaknu, ali provode toplinu […]<\/p>\n","protected":false},"author":10022,"featured_media":21014642,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_lmt_disableupdate":"","_lmt_disable":"","footnotes":""},"categories":[16365],"tags":[16731],"class_list":["post-21013117","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-nanotehnologija","tag-nanovlakna"],"modified_by":null,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/21013117","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/users\/10022"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=21013117"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/21013117\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/media\/21014642"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=21013117"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=21013117"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/geek.hr\/znanost\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=21013117"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}