„Strukturalnie barwiące” nanorurki węglowe z amorficzną warstwą dwutlenku tytanu nie tylko sprawiają, że są one mniej uciążliwe dla oka, ale także ognioodporne. Takie jest odkrycie naukowców z Uniwersytetu Tsinghua w Pekinie w Chinach, którzy twierdzą, że te nowe właściwości powinny ułatwić stosowanie nanorurek w urządzeniach do noszenia, inteligentnych tekstyliach i powłokach funkcjonalnych.
Nanorurki węglowe (CNT) to zwinięte arkusze węgla o grubości jednego atomu. Dzięki swoim doskonałym właściwościom elektrycznym i mechanicznym są obiecujące w wielu zastosowaniach, w tym w ultramocnych włóknach i przewodach przewodzących. Mają jednak dwie nieodłączne wady: mają kruczoczarny kolor, co czyni je nieatrakcyjnymi pod względem estetycznym w niektórych zastosowaniach; i są łatwopalne, co oznacza, że nie można ich stosować w środowiskach o wysokiej temperaturze, w których obecny jest tlen.
Kontrola koloru
Naukowcy prowadzeni przez Rufana Zhanga of Wydział Inżynierii Chemicznej Uniwersytetu Tsinghua pokryli teraz CNT amorficznym TiO2 warstwy przy użyciu techniki zwanej osadzaniem warstw atomowych (ALD). Zgłaszają, że ta technika działała zarówno w przypadku włókien CNT, jak i membran CNT, i że mogli kontrolować kolor, dostosowując grubość powłok.
Zespół odkrył, że oprócz zwiększenia strukturalnej i funkcjonalnej różnorodności CNTS, proces powlekania czyni je również odpornymi na płomienie. Rzeczywiście, materiały mogą wytrzymać osiem godzin palenia – w przeciwieństwie do zwykłych CNT, które łatwo się palą.
Stabilny chemicznie
W porównaniu z konwencjonalnymi barwnikami i pigmentami, które są nietrwałe chemicznie i nie mogą być używane do barwienia CNT, TiO2 farby strukturalne oparte na powłokach mogą wytrzymać 2000 cykli prania, mówi Zhang, i ponad 10 miesięcy ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe o dużej intensywności.
Dodaje, że technika jest wygodna, prosta, łatwa do powtórzenia i skalowania. Daje wspaniałe, kontrolowane kolory, takie jak indygo, żółto-brązowy, niebieski, fioletowy i zielony. Co ważne, nie wpływa to na wewnętrzne właściwości elektryczne i mechaniczne CNT.
Nanorurki węglowe pomagają elektronice znajdującej się w kosmosie zapobiegać uszkodzeniom spowodowanym promieniowaniem
TiO2-powlekane CNT mogą być wykorzystywane w wielu nowatorskich zastosowaniach, mówi Zhang Świat Fizyki. „Obejmują one ultramocne włókna, urządzenia do noszenia, inteligentne tekstylia i urządzenia działające w środowiskach o wysokiej temperaturze (takie jak samoloty, pociski i rakiety), wyświetlacze optyczne, czujniki kolorymetryczne, urządzenia zapobiegające fałszerstwom, szyfrowanie informacji, wielokolorowe pasywne wyświetlacze fotoniczne , światłowody i lasery, żeby wymienić tylko kilka”.
Naukowcy dążą teraz do dalszego rozszerzenia zakresu kolorów swoich CNT. „Będziemy również dalej badać doskonałe działanie kolorowych CNT i przyglądać się zastosowaniom interdyscyplinarnym”, mówi Zhang.
Praca jest opisana w Postępy nauki.
