Ogljikove nanocevke bi lahko revolucionirale vse, od baterij in čistilnikov vode do avtomobilskih delov in športne opreme: posodobitev nacionalnega laboratorija Lawrence Livermore

Znanstveniki na Nacionalni laboratorij Lawrence Livermore (LLNL) Ministrstva za energijo  povečujejo proizvodnjo navpično poravnane enostenske ogljikove nanocevke (SWCNT). Ta neverjeten material bi lahko revolucionizirajo različne komercialne izdelke, od baterij za polnjenje, športne opreme in avtomobilskih delov do trupov čolnov in vodnih filtrov. Raziskava je bila nedavno objavljena v reviji Carbon.

Večina današnje proizvodnje ogljikovih nanocevk (CNT) je neorganizirana arhitektura CNT, ki se uporablja v razsutem stanju kompozitnih materialov in tankih filmov. Vendar pa za številne uporabe organizirane arhitekture CNT, kot so navpično poravnani gozdovi, zagotavljajo ključne prednosti za izkoriščanje lastnosti posameznih CNT v makroskopskih sistemih.

"Potrebna je robustna sinteza navpično poravnanih ogljikovih nanocevk v velikem obsegu, da se pospeši uvajanje številnih vrhunskih naprav v nastajajoče komercialne aplikacije," je povedal znanstvenik in glavni avtor LLNL Francesco Fornasiero. "Da bi rešili to potrebo, smo dokazali, da so strukturne značilnosti enostenskih CNT, proizvedenih v obsegu rezin v režimu rasti, v katerem prevladuje množična difuzija predhodnika plinastega ogljika, izjemno nespremenljive v širokem razponu procesnih pogojev."

Skupina raziskovalcev je odkrila, da so navpično usmerjeni SWCNT ohranili zelo visoko kakovost, ko so povečali koncentracijo prekurzorja (začetnega ogljika) do 30-krat, površino substrata katalizatorja od 1 cm² do 180 cm², rastni tlak od 20 do 790 Mbar in pretok plina do 8-krat.

Znanstveniki LLNL so izpeljali kinetični model, ki kaže, da je mogoče kinetiko rasti pospešiti z uporabo lažjega kopalnega plina za pomoč pri difuziji predhodnika. Poleg tega bi lahko tvorbo stranskih produktov, ki postaja postopoma pomembnejši pri višjem rastnem pritisku, močno ublažili z uporabo rastnega okolja brez vodika. Model tudi nakazuje, da bi se proizvodni pretok lahko povečal za 6-krat z učinkovitostjo pretvorbe ogljika nad 90 % z ustrezno izbiro recepta za rast CNT in pogojev dinamike tekočin.

"Te modelske projekcije, skupaj z izjemno ohranjeno strukturo gozdov CNT v širokem razponu pogojev sinteze, kažejo, da lahko režim rasti, omejen z množično difuzijo, olajša ohranjanje vertikalno poravnane zmogljivosti naprav, ki temeljijo na CNT, med povečevanjem," je dejal. Znanstvenik LLNL in prvi avtor Sei Jin Park.

Skupina je ugotovila, da lahko delovanje v režimu rasti, ki je kvantitativno opisan s preprostim modelom kinetike rasti CNT, olajša optimizacijo procesa in vodi do hitrejše uvedbe najsodobnejših navpično poravnanih aplikacij CNT.

Aplikacije vključujejo litij-ionske baterije, superkondenzatorje, čiščenje vode, toplotne vmesnike, zračne tkanine in senzorje.

Referenca: »Sinteza gozdov SWCNT v velikosti rezin z izjemno invariantnimi strukturnimi lastnostmi v kinetičnem režimu, nadzorovanem z razsuto difuzijo« Sei Jin Park, Kathleen Moyer-Vanderburgh, Steven F. Buchsbaum, Eric R. Meshot, Melinda L. Jue, Kuang Jen Wu in Francesco Fornasiero, 29. september 2022, Carbon.
DOI: 10.1016/j.carbon.2022.09.068

Drugi avtorji LLNL so Kathleen Moyer-Vanderburgh, Steven Buchsbaum, Eric Meshot, Melinda Jue in Kuang Jen Wu. Delo financira Oddelek za kemijske in biološke tehnologije Agencije za zmanjšanje obrambne grožnje.

.wordads-ad-wrapper { display:none; pisava: normalna 11px Arial, sans-serif; razmik med črkami: 1px; tekst-dekoracija: brez; širina: 100 %; rob: 25 slikovnih pik samodejno; oblazinjenje: 0; } .wordads-ad-title { margin-bottom: 5px; } .wordads-ad-controls { margin-top: 5px; poravnava besedila: desno; } .wordads-ad-controls span { kazalec: kazalec; } .wordads-ad { width: fit-content; rob: 0 samodejno; }

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://genesisnanotech.wordpress.com/2022/11/06/carbon-nanotubes-could-revolutionize-everything-from-batteries-and-water-purifiers-to-auto-parts-and-sporting-goods-update-from-lawrence-livermore-national-laboratory/