Polecamy
ziemia | 2019-07-23
Duże trzęsienie ziemi w mieście oznacza gigantyczne straty i trudną do oszacowania liczbę ofiar. Współczesna inżynieria robi wszystko, by temu zaradzić. W350 to drapacz chmur, który wybuduje japońska firma Nikken Sekkei. Niedługo stanie w Tokio i będzie miał – jak wskazuje nazwa – 350 m wysokości.
człowiek | 2019-07-23
Całe życie szukała miejsca, w którym mogłaby być po prostu sobą. Ale w czasach, gdy kobieta była albo żoną swojego męża, albo nikim, nie było to łatwe. Mieszkała w Polsce, Rosji, imperium osmańskim i w każdym z tych krajów budziła sensację niezależnością, odwagą i sposobem bycia. Wyprzedziła swoją epokę o 200 lat.
technika | 2019-06-24
Dzięki internetowi tworzenie sztucznych języków jeszcze nigdy nie było tak popularne. Dla lingwistów valyriański, mandaloriański, quenya czy khuzdûl to wyzwanie, dla zapaleńców – sztuka. Fanom SF nie trzeba przedstawiać serialu „Star Trek”. To jedna z najbardziej kasowych produkcji w historii kina i telewizji.
Aktualności
ziemia | 2016-08-05
Czy statki znikają w Trójkącie Bermudzkim? Jak powstaje wir? Czym jest gruszka dziobowa? Płyń lub giń – nowa wystawa czasowa Kopernika zabierze nas na szerokie wody i pokaże, że dzięki nauce potrafimy je okiełznać.
ziemia | 2016-07-26
Kilkadziesiąt tysięcy lat temu człowiek doprowadził do wymarcia wielu gatunków australijskich zwierząt. Dowody na to są już bardzo mocne.
człowiek | 2016-07-26
Człowiek to jeden z najmniej owłosionych ssaków, ale włosy to dla niego ważna sprawa. Jedne pragnie za wszelką cenę zachować i wzmocnić, inne – trwale usunąć.
ziemia | 2016-07-26
Czasami znajdujemy takie młode, a gdy wydają się nam opuszczone przez swych opiekunów, zabieramy je z lasów czy łąk, nie zdając sobie sprawy, że przez nieznajomość zwierzęcych obyczajów wyrządzamy im krzywdę.
technika | 2016-06-24
Prometheus, polski superkomputer z Akademickiego Centrum Komputerowego Cyfronet AGH, w najnowszym zestawieniu najpotężniejszych superkomputerów na świecie uplasował się na 48. miejscu.
technika | 2016-06-24
Wydawać by się mogło, że rosnąca popularność monitoringu jest powodowana oszałamiającymi sukcesami w walce z przestępczością. Badania jednak wykazują zupełnie coś innego.
«891011
12
1314151617»
Aktualne numery
11/2019
10/2019
Kalendarium
Listopad
13
W 1990 r. pojawiła się pierwsza strona WWW.
Warto przeczytać
Lubimy myśleć o sobie jako o istotach wyjątkowych - ale czy naprawdę coś różni nas od zwierząt? Przecież nasza biologia jest taka sama. W oryginalnej i intrygującej podróży po świecie ziemskiego życia Adam Rutherford bada rozmaite cechy, które uznawano niegdyś za wyłącznie ludzkie, wykazując, że wcale takimi nie są.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Marcin Bójko | dodano: 2012-05-28
Nanorurki wychodzą z laboratorium

Są malutkie, niewyobrażalnie cienkie, a jednocześnie bardzo mocne. Mogą świecić, przewodzić prąd i wytrzymują duże naprężenia. No i mogą przynosić miliony dolarów tym, którzy wymyślą dla nich najlepsze zastosowania. Chodzi o rurki o średnicy kilku atomów, których ścianki zbudowane są z węgla. Odkryli je 14 lat temu Japończycy i od tego czasu naukowcy snują fantastyczne wizje ich wykorzystania. Są one zresztą coraz bliższe urzeczywistnienia.

Z siłą węgla

Sekret zadziwiających własności nanorurek tkwi w materiale, z którego są zbudowane – węglu. W czystej postaci ten pierwiastek tworzy sieć krystaliczną na dwa sposoby. Albo przestrzenną strukturę o geometrii czworoboku, w której każdy atom węgla łączy się z czterema innymi atomami tego pierwiastka, albo sześciokątne płaskie „plastry miodu”, gdzie każdy atom łączy się z trzema innymi.

Wiązania pomiędzy atomami węgla należą do jednych z najsilniejszych w przyrodzie. Pierwsza struktura krystaliczna - czworościanu - to diament, który jest najtwardszym minerałem. Druga struktura to grafit, który z pozoru jest miękki i łupliwy. Płatki grafitu ślizgają się po sobie, bo wiązania między nimi są wielokrotnie słabsze niż pomiędzy atomami w plastrze. Ale pojedynczy plaster jest bardzo wytrzymały.

Ten fakt wykorzystywany jest przy produkcji kompozytów węglowych, w których wstęgi grafitu zatopione w żywicach epoksydowych pozwalają budować lekkie i bardzo wytrzymałe konstrukcje. Materiały te są już stosowane powszechnie do produkcji łodzi wyczynowych, samolotów, samochodów, rakiet tenisowych i tysięcy innych przedmiotów. Aby jednak płatki grafitu mogły stać się włóknami węglowymi, trzeba jakoś „zabezpieczyć” ich brzegi. Najczęściej robi się to, przyłączając do wolnych wiązań na brzegach atomy wodoru.

Nanorurki, które można uznać za zwinięte w rulon płatki grafitu, wolne są od tej wady, bo nie mają wolnego brzegu (a końce są zasklepione). Ich struktura jest kompletna, bez dziur, brzegów i szpar, w całości utkana z silnych wiązań węglowych. Dlatego są najwytrzymalszymi dotychczas uzyskanymi włóknami i być może nie znajdzie się już nic mocniejszego od nich. Ich wytrzymałość na zerwanie i rozciąganie jest co najmniej stukrotnie większa od stali i dziesięciokrotnie od tradycyjnych włókien węglowych i odnoszących rynkowy sukces włókien aramidowych (np. kevlaru).

Krewne grafitu

Nanorurki są blisko spokrewnione z grafitem, przewodzą więc prąd. Tę właściwość chce wykorzystać NASA, która przeznaczyła na skonstruowanie zbudowanego z nich kabla elektrycznego, bagatela, 11 mln dolarów. Za tę kwotę Uniwersytet Rice w Huston ma wyprodukować w ciągu czterech lat metrowy odcinek przewodu, z którym agencja kosmiczna wiąże wielkie nadzieje – ma on być lekki jak piórko, cienki jak pajęczyna, mocny jak stal, a ponadto będzie jeszcze lepiej przewodzić prąd niż miedź. Prototyp nie będzie tani, ale NASA zawsze wydawała kosmiczne pieniądze...

Mniej oczywistą właściwością nanorurek jest fakt, że po przepuszczeniu przez nie prądu wysyłają w świat elektrony. Dzięki temu można zbudować z nich np. ekran telewizora. Nad prototypami pracują nie tylko małe firmy, takie jak Applied Nanotech z Teksasu, ale też giganci rynku elektronicznego, tacy jak Toshiba czy Canon. Toshiba wręcz zapowiada, że w przyszłym roku na rynek trafią 50-calowe telewizory, w których obraz będzie znacznie lepszy niż w konstrukcjach plazmowych.

Koniec z krzemem

Węglowe rurki mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w ekranach, ale także elektronice telewizora. Trzyosobowy zespół naukowców kierowany przez Prabhakar Bandaru z Uniwersytetu Kalifornijskiego opublikował w jednym z wrześniowych numerów tygodnika „Nature” pracę, w której opisuje tranzystor zbudowany z nietypowych nanorurek – rozdwojonych na końcu w kształt litery Y. Dziś są one najmniejszymi tranzystorami na świecie i naukowcy są przekonani, że ich odkrycie sprawi, iż powstanie zupełnie nowa gałąź elektroniki opartej nie na krzemie, a na węglu. Zbudowanie prototypu takiego scalaka to co prawda wciąż pieśń przyszłości, ale biorąc pod uwagę zaawansowanie prac, możemy być pewni, że jego powstanie jest tylko kwestią czasu.

Superliga

O tym, że z nanorurek można zrobić niezwykle wytrzymałe liny, wiedziano już od dawna. Taką superwytrzymałą taśmę zademonstrowali niedawno naukowcy z uniwersytetu stanowego w Teksasie. Ich sukcesem nie jest jednak sama taśma, bo te powstawały już w mniejszych lub większych kawałkach na całym świecie. Najważniejszym osiągnięciem zespołu pracującego pod kierunkiem Raya Baughmana jest opracowanie procesu produkcji, który pozwala tkać nanorurkowe taśmy w tempie do 7 m.b./min, czyli prawie tak szybko, jak ma to miejsce w trakcie przemysłowej produkcji wełny.

Jak wszyscy badacze nanotechnologii Ray Baughman snuje fantastyczne wizje zastosowania swoich taśm, jako że są one nie tylko niezwykle wytrzymałe, ale także świecą, kiedy przepuści się przez nie prąd. Uczony chciałby z nich robić telewizory, żarówki, sztuczne mięśnie, baterie słoneczne itp. Jednak najbardziej oczywistym zastosowaniem jest tworzenie superwytrzymałych lin – Baughman chce zresztą zgłosić swój wynalazek do konkursu Elevator 2010, którego celem jest wyłonienie technologii, które mogłyby posłużyć do zbudowania windy pozwalającej wynosić duże ładunki w... kosmos.

Wspinaczka po wszystkim

Bardziej przyziemnym odkryciem nanorurkowym jest sztuczna stopa gekona zbudowana z gęstego lasu nanorurek wyhodowanego na University of Akron przez zespół kierowany przez Alego Dhinojwala. Sekret gekonich łap, które pozwalają zwierzakowi chodzić nawet po szklanym suficie, polega na tym, że opuszki palców gada składają się z bardzo cienkich wypustek. Wystarczająco cienkich, by ich końcówki potrafiły dotrzeć tak blisko powierzchni, po której łazi gekon, by zaczęły działać siły przyciągania między atomami. Żadnych przyssawek, kleju czy haczyków – po prostu zwykła siła adhezji.

Meszek nanorurkowy wyhodowany przez Dhinojwala też składa się z tak cienkich wypustek, że docierają one do atomów powierzchni i przylegają do niej za pomocą sił przyciągania międzyatomowego. Zbudowany przez naukowców twór ma jednak ogromną przewagę nad tym, w co natura wyposażyła gekona – utrzymuje ciężar 200 razy większy niż łapa gada. Możemy więc być pewni jednego. Mikroskopijne rurki robią coraz większą karierę i powoli wychodzą z laboratoriów. Być może już za kilka lat zamieszkają w każdym domu: w telewizorach, komputerach, sznurkach i nalepkach na lodówkę.

(fot.Wikipedia/Trójwymiarowe modele struktury jednowarstwowych nanorurek węglowych)