Из леса нанотрубок сделали сверхпрочный композит

Исследователи из Государственного университета Северной Каролины разработали новый метод растяжки углеродных нанотрубок, который позволяет создавать углеродные композиты, на порядок более прочные, чем современные. Новый материал можно будет использовать повсеместно: от велосипедных рам, до нагруженных деталей самолетов.

Композиты из углеродного волокна в настоящее время используются для изготовления множества предметов, которые должны быть легким и прочными. Тем не менее, ученые хотят добавить в эти композиты углеродные нанотрубки, что позволит при той же прочности в 10 раз облегчить композиты или добиться той же прочности при 10 раз меньшем весе. Однако, как обычно, данная идея упирается в серьезную проблему: современные технологии изготовления нанотрубок дают на выходе спутанные нежесткие волокна, которые необходимо вытягивать и выравнивать, чтобы добиться максимальной прочности и снижения веса конечного продукта, то есть композита. Американским ученым удалось найти дешевую технологию растяжки углеродных нанотрубок, которая значительно повышает прочность композита на разрыв, а также увеличивает его жесткость и электро- и теплопроводность.

Новая методика начинается с массива углеродных нанотрубок, который выглядит как лес, растущий на плоской подложке. Тонкие и длинные нанотрубки нежесткие, а значит они тесно прижаты друг к другу. Это дает возможность зацепить волокна нанотрубок на одном конце массива и вытянуть их. При этом те волокна, которые не были захвачены, тоже вытягиваются вслед за своим соседями.

Ориентированные в нужном направлении нанотрубки затем наматывают на вращающуюся катушку, растягивают их и опрыскивают раствором полимера, который связывает их в прочную композитную ленту. Данную ленту уже можно использовать для производства различных продуктов, например велосипедных рам.

По сравнению с обычным углеволокном новая композитная лента прочнее примерно на 90% (в среднем на 3,5 гигапаскалей) и жестче более чем на 100%. Кроме того, почти в три раза увеличивается теплопроводность и на 50% - электрическая проводимость.