(PhysOrg.com) -- Sfruttare la potenza dei nanotubi di carbonio potrebbe essere notevolmente più semplice, grazie a un anticipo degli ingegneri dell'Università della Carolina del Sud e dell'Università della Georgia.
Una squadra guidata da Xiaodong Li, un professore al College of Engineering and Computing della USC, ha riportato una svolta nella gestione dei nanotubi nel numero del 14 febbraio di Materiale avanzato . Hanno combinato due metodi, passivazione a idrogeno e ultrasuoni, per generare dispersioni notevolmente uniformi di nanotubi di carbonio a parete multipla.
"In applicazioni come i compositi leggeri ed efficienti dal punto di vista energetico, dispositivi elettronici e optoelettronici, raccolta di energia, conversione di energia, e sistemi di accumulo di energia, i nanotubi di carbonio hanno dimostrato prestazioni superiori, " disse Li, "ma purtroppo disperderli è sempre stato un grosso ostacolo nelle applicazioni. Questa nuova tecnica è a basso costo, facile da usare, e rispettoso dell'ambiente:dovrebbe essere rapidamente adattato in un'ampia gamma di aree".
I nanotubi di carbonio hanno molte proprietà desiderabili, che vanno da un'eccezionale resistenza meccanica a un comportamento elettrico insolito. Incorporandoli nei materiali, anche a piccole dosi, ' i ricercatori possono migliorare notevolmente l'utilità di un materiale.
Ma lavorando con i nanotubi di carbonio, che sono fortemente idrofobiche, può essere difficile. In molti solventi e polimeri, la loro insolubilità e tendenza ad aggregarsi è uno dei principali ostacoli all'ottenimento di rivestimenti uniformi su superfici o distribuzioni all'interno di solidi o gel.
L'ultrasonicazione è stata a lungo utilizzata per cercare di disperdere i nanotubi di carbonio in solventi, ma il suo successo è lento, mediocre, e troppo spesso invertito quando la sonicazione si interrompe.
Il team di Li ha combinato l'ultrasonicazione con un flusso simultaneo di gas idrogeno, producendo nanotubi di carbonio a parete multipla completamente dispersi in etanolo in sole 2 ore. La dispersione uniforme, che è evidente anche ad occhio nudo, è stata caratterizzata da microscopia elettronica a scansione e trasmissione.
Hanno quindi fabbricato un composito di nanotubi e resina epossidica con il metodo e ne hanno esaminato le proprietà meccaniche. Il modulo elastico del nanocomposito (con 1% di nanotubo in peso) preparato con passivazione a idrogeno è aumentato di quasi il 100% rispetto a quello della resina epossidica pura, mentre in assenza di passivazione a idrogeno era stato precedentemente riportato un aumento inferiore al 40%.
Gli ingegneri ragionano che l'energia dell'ultrasonicazione guida la rottura dei legami C-C nei nanotubi, che poi reagiscono con l'idrogeno per creare legami C-H. La spettroscopia fotoelettronica a raggi X conferma l'aggiunta di legami CH.
Questo tipo di modifica è particolarmente utile, ha aggiunto Li, perché l'idrogeno assorbito viene facilmente rimosso dai nanotubi di carbonio a parete multipla mediante riscaldamento. "Le tecniche convenzionali - fluoro, alcano, o modifica ionica, per esempio:introdurre impurità nei materiali della matrice, " Egli ha detto.
