Il Lyding Group ha recentemente sviluppato una tecnica che può essere utilizzata per costruire fibre a base di nanotubi di carbonio creando legami incrociati chimici. La tecnica migliora le proprietà elettriche e meccaniche di questi materiali.

La carta, "Proprietà elettriche e meccaniche migliorate delle fibre a base di nanotubi di carbonio reticolate chimicamente e loro applicazione in supercondensatori ad alte prestazioni, " è stato pubblicato in ACS Nano .

"I nanotubi di carbonio sono resistenti e sono molto bravi a condurre calore ed elettricità, " ha detto Gang Wang, un associato di ricerca post-dottorato nel laboratorio di Lyding, che si trova al Beckman Institute for Advanced Science and Technology dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. "Perciò, questi materiali hanno ampie applicazioni e possono essere utilizzati come fibre resistenti, batterie, e transistor."

Esistono molti modi per costruire materiali con fibre a base di nanotubi di carbonio. "Si possono fare le ali degli aeroplani, Per esempio, incorporando queste fibre in una matrice utilizzando resina epossidica, " disse Joseph Lyding, il Robert C. MacClinchie Distinguished Professor di Ingegneria Elettrica e Informatica e un membro della facoltà Beckman. "La resina epossidica funge da legante e tiene insieme la matrice".

Però, combinare i tubi per realizzare tali materiali può portare a una perdita di proprietà importanti. "Abbiamo trovato un metodo per riportare molte di quelle prestazioni, " ha detto Lyding. "Il metodo si basa sul collegamento dei singoli nanotubi di carbonio insieme".

I ricercatori hanno disperso molecole di idrocarburi bromurati all'interno della matrice di nanotubi. Quando viene applicato il calore, i gruppi bromo si staccano, e le molecole si legano covalentemente ai nanotubi adiacenti.

"Quando passi la corrente attraverso questi materiali, la resistenza alla corrente è massima nelle giunzioni dove i nanotubi si toccano, " disse Lyding. "Di conseguenza, il calore viene generato alle giunzioni e usiamo quel calore per collegare insieme i nanotubi".

Il trattamento è un processo una tantum. "Una volta formati quei legami, la resistenza alla giunzione diminuisce, e il materiale si raffredda. È come scoppiare un popcorn:una volta che si apre, questo è tutto, " ha detto Lyding.

I ricercatori hanno affrontato molte sfide quando stavano cercando di costruire questi materiali. "Dobbiamo trovare le molecole giuste da usare e le condizioni adatte per creare quei legami, "Ha detto Wang. "Abbiamo dovuto provare più volte a trovare la corrente giusta e quindi utilizzare il materiale risultante per costruire altri dispositivi".

"Questo documento è il primo passo nella creazione di una nuova classe di materiali. È probabile che le prestazioni che vediamo ora miglioreranno perché non è stato ancora esplorato completamente, " ha detto Lyding. "Siamo interessati a indagare quanto forte possiamo rendere questi materiali, come possiamo migliorare la loro conduttività elettrica, e se possiamo sostituire i fili di rame con materiali che hanno un peso 10 volte inferiore e hanno le stesse prestazioni."