Материаловеды из США и Испании разработали новый метод производства очень длинных аморфных нановолокон длиной в несколько см и толщиной лишь 35 нм.

Эта технология, получившая название «лазерное вытягивание» (laser spinning) способно сделать возможным производство практически непрерывных волокон хорошо контролируемого состава.

Уникальные электрические и механические свойства квазиодномерных структур (нанопроволоки, наностержни, наноленты, нанотрубки) способны совершить переворот в таких разнообразных областях, как электроника, катализ, сенсоры, композитные материалы, и даже биология и медицина. В настоящее время такие наноструктуры выращивают из паров или раствора, а сами волокна имеют микронные размеры. Метод получения структур большой (макроскопической) длины был бы большим технологическим и экономическим прорывом.

Рис. 1. Команда исследователей за работой

Исследователи из Университета Виго (Universidade de Vigo) и Университета Ратгерса (Rutgers University), похоже, сумели разрешить эту проблему. Им удалось изготовить очень длинные аморфные нановолокна с помощью простого физического процесса, не использующего катализаторы, темплатные агенты или какие-либо другие вещества кроме материала-предшественника с желаемым составом. Более того, метод позволяет непосредственно производить нановолокна из материалов с высокой температурой плавления, что недостижимо для других подобных методов, таких как электровытягивание.

Рис. 2. Нанокерамика под микроскопом

Суть процесса состоит в использовании лазерного луча высокой мощности для создания разреза в керамическом материале-предшественнике, таком как оксид кремния или алюминия. Таким образом, в каждый момент лишь небольшое количество материала находится в жидком состоянии на фронте разреза. Одновременно, сверхзвуковое сопло впрыскивает струю газа, которая растягивает и остужает вязкий расплав, результатом чего является сеть аморфных микро- и нановолокон (см. рисунок).

Это открытие важно, поскольку физическая (в противоположность химической) основа метода позволяет изготавливать очень длинные аморфные волокна с контролируемым составом. В настоящее время группа работает над достижением лучшего контроля над процессом, а также над новыми составами структур.

Василий Артюхов