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Diese Kohlenstoffnanoröhren könnten Geräte durch Kleidung antreiben


College-Ingenieure arbeiten mit Vertretern der Luftwaffe zusammen, um Kleidung zu kreieren, die eines Tages eine Vielzahl von Geräten kosten könnte. Zu diesem Zweck schuf das Team ein Netzwerk von Kohlenstoffnanoröhren, die Elektrizität leiteten, stark und auch hitzebeständig waren.

Professor Vesselin Shanov von der Universität Cincinnati ist neben Professor Mark Schulz Co-Direktor der Nanoworld Laboratories der Universität. Die beiden haben an „intelligenten“ Materialien zusammengearbeitet, die die Elektronik auf nicht traditionelle Weise antreiben können.

"Die größte Herausforderung besteht darin, diese schönen Eigenschaften zu übersetzen, um ihre Festigkeit, Leitfähigkeit und Wärmebeständigkeit zu nutzen", sagte Shanov.

Eine Kohlenstoffrevolution

Schulz sagte in einer Erklärung voraus, dass eine Kohlenstoff-Renaissance auf dem Weg zur Herstellung sei. Er sagte voraus, dass Kohlenstoffnanoröhren bald Kupfer in Autos und Flugzeugen ersetzen könnten, um die Effizienz zu steigern und gleichzeitig das Gewicht der Fahrzeuge zu reduzieren. Er und sein Team stellten außerdem fest, dass Kohlenstoff Polyester und andere in den meisten Kleidungsstücken übliche synthetische Fasern ersetzen könnte.

"In der Vergangenheit dominierten Metalle die Herstellung von Waren", sagte Schulz. "Aber ich denke, Kohlenstoff wird Metalle in vielen Anwendungen ersetzen.

"Es wird eine neue Kohlenstoffära geben - eine Kohlenstoffrevolution", sagte Schulz.

Der UC-Student Mark Hasse arbeitete ebenfalls an dem Projekt und verbrachte das letzte Jahr damit, neue Wege für die Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren zu finden.

"Dies zwingt uns dazu, in Gruppen zu arbeiten und uns zu spezialisieren. Dies ist die gleiche Dynamik, die wir in der Unternehmensforschung und -industrie sehen", sagte Haase. "Engineering ist heutzutage eine Gruppenaktivität, also können wir das nutzen."

Hasse erklärte, wie diese Netzwerke von Nanoröhren auf sehr kleine Weise beginnen, nicht zu weit von der Natur entfernt.

"Jedes Teilchen hat einen Keimbildungspunkt. Umgangssprachlich können wir es einen Samen nennen", sagte Haase. "Unser kohlenstoffhaltiges Gas wird in den Reaktor eingeleitet. Wenn das Kohlenstoffgas mit unserem 'Saatgut' interagiert, zerfällt es und bildet sich an der Oberfläche neu. Wir lassen es wachsen, bis es die gewünschte Größe erreicht."

Die Forscher können fast jeden Kohlenstoff verwenden und haben so viele Kohlenstoffarten wie möglich getestet, um die Nanoröhren zu „züchten“.

"Ich erinnere mich, dass eine Gruppe mit Pfadfinderinnen-Keksen vorgeführt wurde. Wenn sie Kohlenstoff enthält, können Sie daraus eine Nanoröhre machen", sagte Haase.

Die UC-Forscher strecken dann das faserige Quadrat im Labor über eine Spule. Das winzige Kohlenstoffblatt wird dann in gesponnenen Faden umgewandelt, der dann zu Textilien gewebt werden kann.

"Es ist genau wie ein Textil", sagte Shanov. "Wir können sie wie einen Maschinenfaden zusammenbauen und in Anwendungen einsetzen, die von Sensoren zur Verfolgung von Schwermetallen in Wasser- oder Energiespeichern, einschließlich Superkondensatoren und Batterien, reichen."

Durch das Weben der Stromkapazität über Strom in die Kleidung könnte der Stoff dazu beitragen, umständliche Akkus zu ersetzen oder Geräte in die Alltagskleidung zu integrieren. Dies ist vielversprechend für das Militär, das die gesponnenen Kohlenstoffnanoröhren verwenden könnte, um das Gewicht von Ausrüstung und Sensoren auszugleichen.

"Bis zu einem Drittel des Gewichts, das sie tragen, sind nur Batterien, mit denen sie ihre gesamte Ausrüstung versorgen können", sagte Haase. "Selbst wenn wir uns ein wenig davon rasieren können, ist dies ein großer Vorteil für sie auf dem Feld."

Nanoröhren könnten in der Medizintechnik eingesetzt werden

Haase bemerkte, dass die Nanoröhren sogar in der Medizintechnik eingesetzt werden können.

"Auf der Außenseite können Sie ein Proteinmolekül hinzufügen. Zellen werden das lesen und sagen: 'Ich möchte das essen.' So können wir Medikamente liefern, um gesunde Zellen zu unterstützen, kranke Zellen wiederherzustellen oder sogar Krebszellen abzutöten ", sagte Haase.

Erwarten Sie dies in der Medizintechnik noch nicht, warnen die Forscher. Es gibt eine Reihe von Tests, die durchgeführt werden müssen, wie der menschliche Körper mit diesen Arten von Nanoröhren interagiert, bevor sie für die Verwendung freigegeben werden.

"Deshalb haben sie sich langsam bewegt", sagte Haase. "Untersuchungen haben ergeben, dass Kohlenstoffnanoröhren bei hoher oder akuter Exposition asbestähnliche Lungenschäden verursachen können. Das Letzte, was wir tun möchten, ist, einen Krebs zu heilen, nur um herauszufinden, dass er Ihnen einen anderen gibt."


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