Пряжа из углеродных нанотрубок, мускулы и прозрачные листы

gheets>.j Углеродные нанотрубки
Углеродные нанотрубки (УНТ) обладают высокой прочностью и модулем, высокой электрической и теплопроводностью, стабильны при относительно высоких и низких температурах. Отдельные нанотрубки могут быть в 100 раз прочнее стали.
Чтобы эффективно использовать исключительные свойства отдельных нанотрубок в различных областях, необходимо производить непрерывные нити из чистых УНТ и композитные нити с высоким содержанием УНТ.
Армированные MWCNT волокна PAN и непрерывная бамбуковая пряжа из УНТ / целлюлозы может быть использована для производства многофункциональных изделий с УНТ путем электропрядения. Этот процесс может дать значительные улучшения механических, термических и электрических свойств пряжи за счет включения УНТ в нановолокна. Волокна SWCNT также могут быть изготовлены из жидкокристаллических растворов для получения непрерывных чистых волокон CNT.
Изготовление пряжи CNT
Непрерывная пряжа из волокна УНТ с использованием нескольких нитей из высокочистых углеродных нанотрубок с двойными стенками может быть изготовлена ​​в горизонтальном проточном газовом реакторе CVD с уплотнением водяным паром в процессе прядения. Водяной пар используется для получения однородной усадки носковидной сборки УНТ с плотной нитью толщиной 1–3 мм и высокопористой структурой (99%) с механически прочными и электропроводящими свойствами. Пряжа CNT может иметь контролируемую непрерывную намотку. Пряжа может быть пропитана полимерами с образованием композита и смешана с другими нитями для образования смеси, которая будет использоваться для различных структурных и функциональных применений на основе УНТ.
Искусственные мышцы из УНТ
Углеродные нанотрубки можно использовать для создания искусственных мышц, поскольку из углеродных нанотрубок можно преобразовать пряжу, представляющую собой бесшовные полые цилиндры, сделанные из слоев графита.
Исследователи утверждают, что разработанные ими искусственные мышцы могут обеспечивать сильные и сверхбыстрые сокращения для подъема веса, который в 200 раз тяжелее, чем это возможно для естественной мышцы того же размера. Но в настоящее время искусственная мышца непригодна для прямого замещения мышц человеческого тела.
Изготовление CNT-мышц
Искусственные мышцы создаются путем проникновения изменяющего объем парафинового воска в скрученную пряжу из углеродных нанотрубок. Нагревание пряжи с воском с помощью электрического тока или вспышки света приводит к расширению воска, увеличению объема пряжи и сокращению длины пряжи.
Увеличение объема пряжи и уменьшение длины происходит потому, что спиральной структуры, полученной путем скручивания пряжи.
Применение мышц
Эти мышцы из пряжи просты и обладают высокой производительностью, а сокращение или приведение в действие мышц может быть очень быстрым, происходящим за 25 тысячных секунды как для срабатывания, так и для разворота. Их можно использовать для различных целей в роботах, катетерах для малоинвазивной хирургии, микромоторах и миксерах для микрожидкостных контуров, настраиваемых оптических системах, микроклапанах, позиционерах и даже игрушках.
Листы углеродных нанотрубок
Существуют трудности со сборкой триллионов нанотрубок в объекты макро-размера без использования связующих. Этот аспект тормозит рост практических приложений.
Одновременно вращая углеродные нанотрубки в вертикально ориентированных массивах нанотрубок (лесах), можно формировать широкие и длинные прозрачные листы. Эти самонесущие листы нанотрубок изначально сформированы как сильно анизотропный электронопроводящий аэрогель, который можно уплотнить в прочные тонкие листы. Эти листы с нанотрубками использовались для склеивания пластмасс с помощью микроволн и для изготовления прозрачных высокоэластомерных электродов; планарные источники поляризованного широкополосного излучения; проведение аппликаций; и гибкие органические светодиоды.