Вуглецеві нанотрубки можуть революціонізувати все, від акумуляторів і очищувачів води до автозапчастин і спортивних товарів: інформація від Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса

Вчені в Ліверморська національна лабораторія імені Лоуренса (LLNL) Департаменту енергетики  нарощують виробництво вертикально вирівняні одностінні вуглецеві нанотрубки (SWCNT). Цей неймовірний матеріал може революціонізувати різні комерційні продукти, починаючи від акумуляторних батарей, спортивних товарів і автомобільних запчастин до корпусів човнів і фільтрів для води. Дослідження нещодавно було опубліковано в журналі Вуглець.

Більшість виробництва вуглецевих нанотрубок (CNT) сьогодні є неорганізованою архітектурою CNT, яка використовується в об’ємних композитних матеріалах і тонких плівках. Однак для багатьох застосувань організована архітектура CNT, як-от вертикально вирівняні ліси, забезпечує критичні переваги для використання властивостей окремих CNT у макроскопічних системах.

«Надійний синтез вертикально вирівняних вуглецевих нанотрубок у великому масштабі потрібен для прискорення розгортання численних передових пристроїв для нових комерційних застосувань», — сказав науковець LLNL і провідний автор Франческо Форнасьєро. «Щоб задовольнити цю потребу, ми продемонстрували, що структурні характеристики одношарових ВНТ, виготовлених у масштабі пластини в режимі росту, де домінує об’ємна дифузія газоподібного прекурсора вуглецю, надзвичайно незмінні в широкому діапазоні умов процесу».

Команда дослідників виявила, що вертикально орієнтовані SWCNT зберігають дуже високу якість при збільшенні концентрації прекурсора (початкового вуглецю) до 30 разів, площі підкладки каталізатора з 1 см.² до 180 см², зростання тиску від 20 до 790 Мбар і витрати газу до 8 разів.

Вчені LLNL вивели кінетичну модель, яка показує, що кінетику росту можна прискорити, використовуючи більш легкий газ для ванни, щоб сприяти дифузії прекурсора. Крім того, утворення побічних продуктів, яке стає все більш важливим при більш високому тиску росту, може бути значно пом’якшене за допомогою середовища росту без водню. Модель також показує, що продуктивність може бути збільшена в 6 разів з ефективністю перетворення вуглецю вище 90% за відповідного вибору рецепту зростання CNT і умов гідродинаміки.

«Ці модельні прогнози разом із чудово збереженою структурою лісів CNT у широкому діапазоні умов синтезу свідчать про те, що режим росту, обмежений об’ємною дифузією, може сприяти збереженню вертикально вирівняної продуктивності пристроїв на основі CNT під час масштабування», – сказав Вчений LLNL і перший автор Сей Джин Парк.

Команда дійшла висновку, що робота в режимі зростання, який кількісно описується простою моделлю кінетики росту CNT, може сприяти оптимізації процесу та призвести до більш швидкого розгортання найсучасніших вертикально вирівняних додатків CNT.

Застосування включають літій-іонні батареї, суперконденсатори, очищення води, термоінтерфейси, дихаючі тканини та датчики.

Довідка: «Синтез лісів SWCNT у вафельному масштабі з надзвичайно інваріантними структурними властивостями в кінетичному режимі, контрольованому об’ємною дифузією» Сей Джин Парк, Кетлін Моєр-Вандербург, Стівен Ф. Буксбаум, Ерік Р. Мешот, Мелінда Л. Джу, Куанг Джен Ву та Франческо Форнасьєро, 29 вересня 2022 р., Carbon.
DOI: 10.1016/j.carbon.2022.09.068

Іншими авторами LLNL є Кетлін Моєр-Вандербург, Стівен Буксбаум, Ерік Мешот, Мелінда Джу та Куанг Джен Ву. Робота фінансується Департаментом хімічних і біологічних технологій Агентства зменшення загрози оборони.

.wordads-ad-wrapper { display:none; шрифт: нормальний 11px Arial, без зарубок; міжлітерний інтервал: 1px; текст-оздоблення: немає; ширина: 100%; поле: 25 пікселів автоматично; відступ: 0; } .wordads-ad-title { margin-bottom: 5px; } .wordads-ad-controls { margin-top: 5px; вирівнювання тексту: праворуч; } .wordads-ad-controls span { cursor: покажчик; } .wordads-ad { width: fit-content; запас: 0 авто; }

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: 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/