Среда 22 января 2020 года
Мы
в соцсетях

 

Вы здесь:  Главная» Статьи» Планета Земля» Климат» Прядильные способности пауков – ключ к высокопрочным волокнам


Прядильные способности пауков – ключ к высокопрочным волокнам

Четверг, 20 Августа 2015 21:14

Имитируя прядильные способности пауков, ученые создали нанотрубочные волокна с невиданным ранее сочетанием крепости, проводимости и гибкости. Эти легкие и многофункциональные ткани могут найти применение в аэрокосмической и автомобильной промышленности, медицине, а также в производстве одежды.

 

Углеродные нанотрубки представляют собой пустотелые трубчатые образования из чистого углерода нанометры, или миллиардные метра в диаметре. Будучи шириной лишь с цепочку ДНК, они в 100 раз крепче и в шесть раз легче стали, а по проводимости и электричества, и тепла они могут соревноваться с наилучшими металлическими проводниками. В совокупности эти захватывающие свойства нанотрубок привлекли к себе много внимания со стороны исследователей после открытия в 1991 году.

 

Однако при всем громадном потенциале с углеродными нанотрубками крайне сложно работать, а создание углеродных волокон, способных сохранить поразительные свойства нанотрубок, оказалось труднейшей задачей.

 

Ученые располагают двумя вариантами производства волокон из углеродных нанотрубок. Один способ, известный как твердотельный процесс, предусматривает вытягивание нитей из сухих комков, обычно формируемых нанотрубками, что похоже на создание шариков из хлопка. В соответствии с другим вариантом, известным как формирование мокрым способом, берется поток жидкости с нанотрубками и сгущается до создания твердого волокна, что во многом напоминает генерирование шелковых нитей пауками.

 

 

Углеродные волокна с наилучшими механическими и проводящими свойствами – это теоретически те, что состоят из плотно упакованных и идеально выровненных нанотрубок, как карандаши в коробке. Так как твердотельный процесс начинается со спутанной массы нанотрубок, получающиеся волокна часто упакованы довольно беспорядочно и свободно. При этом вытягивание волокон из этих комков – часто трудновыполнимый и громоздкий процесс, вследствие чего его сложно применять в промышленных масштабах.

 

Несмотря на такие недостатки, твердотельные углеродные нанотрубочные волокна на данный момент обеспечивают наилучшие свойства, так как состоят из относительно длинных углеродных нанотрубок размером миллиметр и более.

 

В сравнении формирование мокрым способом относительно простое и его можно легко использовать в промышленных нуждах. Оно также имеет преимущество в создании самых высокоорганизованных и плотных углеродных нанотрубочных волокон. Однако в этом способе долгое время использовались нанотрубки лишь полмикрона, то есть половину тысячной миллиметра длиной, что в среднем в 200 раз тоньше человеческого волоса. Это отрицательно влияет на механические и проводящие характеристики в сравнении с более длинными трубками.

 

«Нанотрубки все одинаковые, и они склонны запутываться и слипаться, ведь с увеличением их длины взаимодействие поверхностей становится все сильнее. Если вы хотите получить преимущества углеродных нанотрубок, их необходимо распутать и упорядочить», - рассказывает химик Маттео Паскуали. Ему и его коллегам удалось усовершенствовать процесс формирования мокрым способом путем использования в нем углеродных нанотрубок длиной в 10 раз длиннее, чем раньше.

 

Секрет новой технологии в растворении нанотрубок в очень сильном веществе – хлорсульфоновой кислоте. Это подавляет свойства их поверхностей, что удерживает относительно длинные нанотрубки от спутывания.

 

«Наш коллега Натнаель Баабту обнаружил простой способ, демонстрирующий, что углеродные нанотрубки можно вытянуть из растворов хлорсульфоновой кислоты, - рассказывает Паскуали. – Это оказалось ключевым моментом для нового процесса».

 

Полученное волокно, которое около 10-50 микрон шириной, содержит десятки миллионов нанотрубок, упакованных параллельно. Это похоже на черную хлопковую нить, но имеет свойства металлической проволоки и крепких углеродных волокон, отмечают исследователи.

 

Новое волокно демонстрирует прочность на разрыв и электрическую проводимость в 10 раз, а теплопроводность в 30 раз выше, чем нити, полученные мокрым способом ранее. Сравнивая с наилучшими твердотельными волокнами, они практически одинаковы в отношении прочности на разрыв, в 3-5 раз лучше проводят электричество и в 10 раз лучше – тепло.

 

 

Проводимость тепла новых углеродных нанотрубочных волокон приближается к свойствам наилучших графитовых волокон, но электропроводимость первых в 10 раз лучше, отмечают исследователи. Однако графитовые волокна хрупкие, тогда как новые углеродные волокна такие же гибкие и прочные как текстильные нити.

 

Электропроводимость нового материала соответствует медной, золотой и алюминиевой проволоке, но он прочнее и легче. При этом следует учесть, что металлическая проволока, будучи слишком тонкой, при наматывании рвется, потому во многих случаях используется проволока, которая гораздо толще, чем необходимо для целей электрики. Причина этому лишь в том, что более тонкую проволоку производить сложно. Кабели для передачи данных тому хороший пример.

 

«Теоретически мы сможем повысить крепость до показателя в 10-30 раз больше, электропроводимость – в 10-20 раз, теплопроводность – в 5-8 раз, - уверен Паскуали. – Мы надеемся оптимизировать характеристики путем использования более длинных и качественных углеродных нанотрубок, которые будут идентичны в отношении атомной конфигурации и длины, а также будут иметь единственную стенку из углерода. Мы также надеемся улучшить свойства при помощи внесения изменений на этапе вытягивания нити и в последующую обработку».

 

Источник: facepla.net

Яндекс.Дзен

Буценко Александр Опубликовано в Климат  
Новости партнеров
Главное за сутки
В России сформировано новое правительство В России сформировано новое правительство Президент Владимир Путин назначил новый состав правительства, сообщила пресс-служба Кремля. Подробности сообщает РИА Новости. Так, у премьер-министра Михаила Мишустина будет девять заместителей. Первым зампредом правительства стал Андрей Белоусов, занимавший до…
Глава ПФР сообщил об уменьшении числа пенсионеров после реформы Глава ПФР сообщил об уменьшении числа пенсионеров после реформы Кроме того, глава Пенсионного фонда Антон Дроздов отметил рост числа тех, кто уйдет на пенсию досрочно. По итогам прошлого года назначено более миллиона пенсий, из них порядка 830 тысяч -…
В Госдуме рассмотрят законопроект о поправке к Конституции В Госдуме рассмотрят законопроект о поправке к Конституции Владимир Путин внес на рассмотрение Госдумы проект закона о поправке к Конституции, сообщил пресс-секретарь президента Дмитрий Песков. "Представителями президента России при рассмотрении упомянутого законопроекта в Государственной думе будут сопредседатели конституционной…
Интернет и СМИ
Читайте также
Самая необычная пустыня - Ленсойс -Мараньенсис в Бразилии Самая необычная пустыня - Ленсойс -Мараньенсис в Бразилии Знакомство с Бразилией зачастую начинается с пляжей Рио-де-Жанейро или каменных джунглей Сан- Паулу. Вместе с тем родина Пеле и главный производитель арабики неслучайно славится своими природными красотами. И речь не…
Гозекский круг в Германии Гозекский круг в Германии Исторический памятник Германии Сооружение, впоследствии получившее название Гозекский круг, было найдено в 1991 г. совершенно случайно, во время изучения местности с самолета. Пролетая над полем пшеницы, исследователи обратили внимание на…
«Белое море» Березников «Белое море» Березников Наверное, один из самых необычных ландшафтов в Пермском крае расположен в городе Березники. Еще несколько шагов назад ты находился на берегу реки Камы, тебя окружал знакомый лес. И вдруг перед…
Тема дня
Carnegie Moscow Center (Россия): Как встреча в Берлине изменила роль России в Ливии Carnegie Moscow Center (Россия): Как встреча в Берлине изменила роль России в Ливии

Берлинская конференция по Ливии завершилась принятием итогового документа. Высокопоставленные предст...

Фото
Сухие Долины в Антарктике: самое сухое место на Земле Сухие Долины в Антарктике: самое сухое место на Земле

В интернете массово распространено неверное мнение о том, что самое сухое место в мире находится в Ч...

Опрос

Кому вы больше всего доверяете

Президенту РФ - 21.9%
Депутатам Госдумы - 0.3%
Российской армии - 5.6%
Полиции России - 0.3%
Только лишь себе - 55.7%
Даже себе не доверяю - 13.4%

Всего голосов:: 3120

 

Анекдот дня

13:00 Путин заявил, что госслужащие должны быть только гражданами России.

16:30 Правительство в полном составе ушло в отставку.

Еще »
Комментарии для сайта Cackle

 

Неужели среди нас действительно существуют невидимые инопланетяне?
Стало известно откуда на полях появляются таинственные круги
В Ирландии найдены древние загадочные постройки
Infox
СМИ2
24СМИ
Последние комментарии
 

Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-68260 от 27.12.2016, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. При использовании, полном или частичном цитировании материалов

planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции.