Как оказалось, многослойные углеродные нанотрубки (MWCNT) могут послужить основой сверхлегких актюаторов.

Учеными из Centre de Recherche Paul Pascal, Франция, установлено, что многослойные углеродные нанотрубки в составе поливинила алкоголя (более известного, как клей ПВА) превращаются в легкий и прочный актюатор, приводящийся в движение напряжением 10 Вольт. Устройство работало в жидкостной среде и может потенциально использоваться в лабораториях-на-чипе.

Пористый композит CNT-PVA представляет собой «бумагу из нанотрубок», погруженную в раствор электролита. Отклонения полимерного листа происходят как при подаче положительной разности потенциалов, так и при отрицательной. Но, как замечает Кристель Бартоломе (Christèle Bartholome), большие отклонения наблюдаются при актюации отрицательной разностью потенциалов.

Рис. 1. Изгибание листа биморфа в электролите

Для создания полимерной структуры-биморфа ученым сперва нужно было окислить многослойные нанотрубки – так они лучше соединялись с высокомолекулярным ПВА. После фильтрации суспензии, был выделена структура, похожая на лист бумаги. Для более эффективного распределения зарядов по его поверхности исследователям пришлось покрыть лист слоем золота, а на обратную сторону устройства был нанесен слой полимера-изолятора.

Так получился биморф-актюатор. Обычно нанотрубки хорошо проводят электричество, плохо преобразуя при этом его в механическую энергию. Благодаря ПВА и электролиту ученые решили эту проблему, превратив полимерно-нанотрубочный лист в настоящий актюатор с напряжением актюации около 1,8 МПа.

Рис. 2. Структура биморфа

Как оказалось, наиболее эффективно устройство, весовая составляющая полимера в котором 30%, а 70% отводится нанотрубкам.

Бартоломе говорит, что работа ученых является частью проекта NOESIS, связанного с разработкой новых полимеров и актюаторов для аэрокосмической промышленности. Полимер может использоваться в составе средств диагностики аэрокосмических материалов, как инструмент неинвазивной хирургии и в качестве наносенсора.

Следующим шагом Бартоломе и команды будет создание «сухого» актюатора, не нуждающегося в электролите.

О своей работе ученые сообщили в текущий выпуск журнала Nanotechnology.

Свидиненко Юрий