Гигантская нанотрубка – звучит противоречиво. С другой стороны, гигантская, но легкая углеродная нанотрубка с высокой прочностью и электрическими характеристиками очень желаема учеными и в промышленности. Углеродные трубки микронных размеров легче использовать в коммерческих приложениях, чем их аналоги наноразмеров. Однако, при этом возникает вопрос- это все ещё нанотрубка или уже нет?

Эксперименты в совместном Нанотехнологическом Центре двух национальных лабораторий США -Sandia и Los Alamos (Center for Integrated Nanotechnologies – CINT) подтверждают существование «гигантских нанотрубок». Группа Жианью Хуанга (Jianyu Huang) получила в результате удачных экспериментов микроскопические углеродные изделия – трубки, которым они присвоили название «колоссальные углеродные трубки» в статье, недавно опубликованной в журнале Physical Review Letters (Peng, H.; Chen, D.; Et Al, Huang J.Y. et al. (2008). «Strong and Ductile Colossal Carbon Tubes with Walls of Rectangular Macropores». Phys. Rev. Lett. 101 (14): 145501; doi:10.1103/PhysRevLett.101.145501).

Изображение огромной углеродной нанотрубки, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (слева); изображения справа демонстрирует поперечный разрез трубки с прямоугольными туннельными порами в ее стенках (фотографии Sandi/LANL Center for Integrated Nanotechnologies)

Новая форма углерода стала неожиданностью для ведущих нанотехнологов. По словам Жианью Хуанга, полученные структуры отличает очень малый вес, очень хорошая электропроводность и механические свойства аналогичные углеродным нанотрубкам. Его результаты по микроструктурному анализу материала подтвердили, что стенки трубок состоят из графитной, достаточно пористой структуры. Диаметры гигантских углеродных трубок находятся в диапазоне от 40 до 100 мкм, в то время как диаметр традиционных углеродных нанотрубок имеет порядок 10 нм.

Среди возможностей применения нового материала – так называемый электронный текстиль и защитная одежда для солдат. Благодаря своей необычной пористости – стенки графитоподобного углерода имеют полые прямоугольные отсеки – эти огромные «нанотрубки» практически в 20 раз менее плотны, чем углеродные нанотрубки, но в то же самое время несколько более прочны. Волокна, изготовленные из такого материала могут стать основой для материала, который в 20 раз прочнее, чем Kevlar.

Sandia National Laboratory – головная многопрофильная научно-исследовательская лаборатория Министерсва Энергетики США, управляемая фирмой Sandia Corporation, которая, в свою очередь, является дочерним предприятием компании Lockheed Martin.

Материал, описанный и испытанный в работе, впервые был получен в Los Alamos National Laboratory (Лос-Аламосская национальная лаборатория – лаборатория Министерства энергетики США). Исследовательская группа, возглавляемая Юнтьян Жу (Yuntian Zhu) и Хуишенг Пенг (Huisheng Peng) обнаружили, что при совместном подогреве этилена и парафинового масла испаряется углерод, который при конденсации образует трубки диаметром в несколько десятков микрометров и длиной вплоть до нескольких сантиметров. В настоящее время Юнтьян Жу работает в North Carolina State University (США), а Хуишенг Пенг – в Tongji University (Шанхай, Китай).

Евгений Биргер