Mezinárodní tým odborníků na nanotechnologie našel levný a efektivní způsob výroby uhlíkových nanotrubic jejich syntézou ve starých novinách. Objev nejen zajistí levnou, ekologickou metodu pro výrobu uhlíkových nanotrubic, ale techniku lze přizpůsobit pro výrobu ve velkém měřítku, což je hlavní výzva pro průmysl nanotechnologií.
Jak vysvětluje Bruce Brinson, hlavní výzkumný pracovník studie, noviny jsou „… používány jako substrát nesoucí katalyzátor [vytvářející]… růstové médium s velmi vysokou povrchovou plochou kompatibilní s metodami kontinuálního toku.“ Dodávám, že „Noviny mají výhodu, že se používají v procesu roll-to-roll ve stohované formě, což z nich činí ideálního kandidáta pro nízkonákladový stohovatelný 2D povrch pro růst uhlíkových nanotrubic. “
Tato studie je spoluprací mezi Rice University v Texasu a Výzkumným ústavem energetické bezpečnosti (ESRI) na Swansea University ve Walesu a jedná se o práci, která by mohla zvýšit počet aplikací uhlíkových nanotrubic tím, že by jejich výroba byla ještě dostupnější. Rovněž zabraňuje růstu jediného povrchu, který byl dříve možný, a má potenciál vyřešit problém ekonomicky životaschopné masové výroby uhlíkových nanotrubic drastickým snížením nákladů na přípravu vhodného povrchu pro chemický růst.
„Přestože byl proveden předchozí výzkum, který ukazuje, že grafen, uhlíkové nanotrubice a uhlíkové tečky mohou být syntetizovány na různých materiálech, jako je potravinářský odpad, odpad z vegetace, ptačí nebo hmyzí odpad, tento výzkum byl do dnešní doby omezený, “říká ředitel ESRI Andrew Barron, který je také profesorem na Rice University v Texasu. "S naším novým výzkumem jsme našli systém kontinuálního toku, který dramaticky snižuje náklady na proces substrátu i po syntéze, což by mohlo mít dopad na budoucí hromadnou výrobu jednostěnných uhlíkových nanotrubic."
Nový proces také minimalizuje použití toxických materiálů a skleníkových plynů při růstu nanotrubic, což přináší další výhody nanotechnologickým společnostem, které chtějí pokročit v hromadné výrobě.
Je zajímavé, že ne všechny noviny jsou vhodné, protože vědci zjistili, že uhlíkové nanotrubice mohou být pěstovány pouze na bezbarvém papíře vyráběném klížením vyrobeným z kaolinu, také známého jako čínská hlína.
Jak uvádí tisková zpráva Rice University, „Dimenzování je plnivo zabudované do papíru, které mění jeho absorpční, barevné a opotřebovací vlastnosti. Vědci zjistili, že kaolin usnadňuje redukci železa na nanočástice katalyzátoru, které minimalizují agregaci nanotrubic v konečném produktu. “
„Mnoho látek, včetně mastku, uhličitanu vápenatého a oxidu titaničitého, lze použít při klížení na papíry, které působí jako plnivo, aby pomohly s jejich úrovní absorpce a opotřebení,“ vysvětluje spoluautor studie Varun Shenoy Gangoli. "Naším pozorováním se ale ukázalo, že klížení kaolinu, a nikoli klížení uhličitanu vápenatého, je růstový katalyzátor, kterým bylo v našem případě železo, ovlivněn chemickou povahou substrátu."
Potřeba papíru vyrobeného s kaolinem by však neměla být problémem, protože Brinson odhaduje, že 60% světových papírenských výrobků obsahuje kaolin. "Je bělejší a jasnější než většina ostatních," řekl. „Klíčem k novinám je to, že je tenký, levný a lehký. Potřebujeme pouze povrch; objem mezi předním a zadním povrchem se moc nepočítá. “
Tým nyní zveřejnil své výsledky v časopise Journal of Carbon Research, kde „… uvádějí úspěšné použití novin jako substrátu pro růst jednostěnných uhlíkových nanotrubic (SWCNT) pomocí chemické depozice par (CVD) se zajímavými výsledky prokazující, že (a) velká plocha novinového fondu umožňuje růst SWCNT a (b) růst SWCNT umožňují pouze noviny vyrobené s klížením kaolínového jílu. “
V současné době lze nanotrubice nalézt v celé řadě produktů, jako jsou vodivé filmy pro dotykové displeje, energie vytvářející nositelné textilie, flexibilní elektronika a antény pro sítě 5G. Díky svým jedinečným vlastnostem, nízkou hmotností a vysokou pevností jsou však ideální pro výrobky, které nevyužívají špičkové technologie, jako jsou plasty, povlaky, gumové kompozity a další, pokud lze snížit výrobní náklady.
Vývojem systému kontinuálního toku, který využívá odpadní produkt s nízkými náklady na přípravu, se výrobcům uhlíkových nanotrubic dostalo velké podpory.
Je jen nešťastné, že se výroba uhlíkových nanotrubic pomocí starých novin v průmyslovém měřítku děje ve stejnou dobu jako smrt tiskových médií.
Fotografický kredit: Riceuniversity, a Twistarticle
