Chế tạo dây tải điện từ ống nano cacbon
Các nhà nghiên cứu đã có một bước tiến trong việc chế tạo các ống nano cacbon làm đường dây tải điện. Họ cho biết đã tìm ra được một phương pháp mới để lắp ráp các ống nano cacbon với nhau, tạo thành những sợi dài hàng trăm mét. Ống nano cacbon rất bền, nhẹ, có độ dẫn điện cao và rất có giá trị cho các ứng dụng như để làm dây tải điện. Tuy nhiên, việc liên kết vô số ống nano cacbon với nhau thành vật liệu có trật tự, chẳng hạn như sợi, lại là một thách thức thực sự đối với quy mô thích hợp cho quá trình chế tạo.
Các nhà nghiên cứu đã có một bước tiến trong việc
chế tạo các ống nano cacbon làm đường dây tải điện. Họ cho biết đã tìm ra được
một phương pháp mới để lắp ráp các ống nano cacbon với nhau, tạo thành những
sợi dài hàng trăm mét. Ống nano cacbon rất bền, nhẹ, có độ dẫn điện cao và rất
có giá trị cho các ứng dụng như để làm dây tải điện. Tuy nhiên, việc liên kết
vô số ống nano cacbon với nhau thành vật liệu có trật tự, chẳng hạn như sợi,
lại là một thách thức thực sự đối với quy mô thích hợp cho quá trình chế tạo.
Bằng
cách xử lý các ống nano cacbon trong một dung dịch siêu axit, các nhà khoa học
ở trường Đại học Rice (Mỹ) đã thu được những sợi dài, có thể sử dụng làm những
dây dẫn nhẹ, hiệu quả cho mạng lưới điện, hoặc làm cơ sở cho những vật liệu cấu
trúc và những vải dẫn điện. Các nhà khoa học đã tạo ra những sợi từ ống nano
cacbon bằng cách kéo dài mạng chất rắn giống như tóc hoặc bằng cách dệt chúng
như len khi chúng được tạp thành từ các phản ứng hóa học.Vấn đề đặt ra đối với
việc khởi đầu từ chất rắn, theo ý kiến của Giáo sư về công nghệ hóa chất ở
trường Đại học Rice, Matteo Pasquali, là ở chỗ những liên kết đó không chắc
chắn và rất khó nâng quy mô sản xuất. Các ống càng liên kết chặt chẽ và có trật
tự ở trong cấu trúc lớn thì những tính chất cơ học và điện của cấu trúc tạo
thành càng tốt. Sử dụng phương pháp của trường Đại học Rice, có thể tạo ra
những sợi ống nano cacbon liên kết chắc chắn và với quy mô lớn.
GS.
Richard Smalley ở Đại học Rice cho biết xử lý dung dịch là một phương pháp tốt
để lắp ráp ống nano thành sợi và màng, do hình dạng của những ống đó. Các ống
nano cacbon đều có chiều dài lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng, bởi vậy khi
đưa vào trong dòng dung dịch chảy, chúng nối đuôi nhau hệt như những cây gỗ
trôi trên sông. Nhưng ống nano cacbon không hòa tan trong những dung dịch thông
thường. Nhóm nghiên cứu ở Đại học Rice đã đặt nền tảng cho việc xử lý chất lỏng
đối với các ống nano từ 5 năm trước đây, khi họ phát hiện ra rằng axit sulfuric
có thể hòa tan ống nano nhờ phủ lên bề mặt của chúng những ion dương.
Nhóm
nghiên cứu của Đại học Rice đã nghiên cứu các dung dịch ống nano được tạo ra từ
những axit khác nhau. Họ đã hiểu được cách thức quá trình xử lý dung dịch diễn
ra, những đầu mối để kiểm soát các ống nano và cách thức dự đoán hành động của
chúng. Theo công trình nghiên cứu được đăng tải trên Tạp chí Nature
Nanotechnology tháng 12/2009, dung dịch tốt nhất để xử lý các ống nano là axit
chlorosulphonic. Các ống nano lập tức hòa tan trong dung dịch này với nồng độ
lớn hơn 1000 lần so với tất cả các dung dịch khác.
Cho đến nay, nhóm đã tạo ra những sợi có độ dẫn điện
tốt, nhưng còn kém so với những vật liệu cacbon khác. Các nhà nghiên cứu hiện
đang tiến hành dự án để chế tạo dây tải điện. Những ống nano kim loại dẫn điện
tốt hơn đồng, trong khi đó chúng lại nhẹ hơn và ít bị hư hỏng hơn.