Применение углеродных нанотрубок для создания объемных композитных материалов на базе кремния увеличило их прочность в десятки раз, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.

Углеродные наноматериалы, в частности, углеродные нанотрубки и фуллерены, привлекают ученых своими необычными свойствами. Но эти свойства довольно сложно применять, потому что технологии получения объемных структур из таких материалов еще слабо развиты. Наибольших успехов ученые добились с графеном, например, научившись создавать его из сахара и даже дерева.

Структура керамической матрицы. Fabian Schütt et al. / Nature Communications, 2017

Исследователи под руководством Райнера Аделунга (Rainer Adelung) из Кильского университета в Германии разработали технологию создания макроскопических объемных структур из углеродных нанотрубок. Для начала создается высокопористая структура из оксида цинка, которая служит каркасом композита. Затем создается раствор многослойных углеродных нанотрубок в воде, который добавляется в пористую матрицу, после чего нанотрубки прикрепляются к оксидному каркасу.

Схема создания композита. Fabian Schütt et al. / Nature Communications, 2017

Исследователи протестировали механические свойства такого композита и выяснили, что его прочность на растяжение повысилась по сравнению с исходной матрицей в 40 раз, а на сжатие почти в 150 раз. Композит может выдерживать вес в 100 тысяч раз больше собственного. Также ученые продемонстрировали, что керамическая матрица может быть растворена, в результате чего площадь поверхности значительно увеличится.

Недавно группа исследователей из США и Китая создали из многослойного графена и оксида алюминия композит с крайне низкой плотностью и теплопроводностью, а также высокой прочностью и электропроводностью.

Автор: Григорий Копиев