Polecamy
człowiek | 2020-09-25
Piersi wywołują skrajne emocje. Z pewnością fascynowały już paleolitycznych artystów, czego dowodem są liczne figurki Wenus, ale zdarza się, że obnażenie ich jest powodem oburzenia, odrazy, gniewu, wystawienia mandatu albo cenzury na portalu społecznościowym.
nauki ścisłe | 2020-05-02
Jak to, co dzieje się za progiem świadomości, wpływa na nasze życie.
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.
Aktualności
nauki ścisłe | 2018-06-21
W obrębie DNA występują rejony, o których istnieniu i funkcji nie mieliśmy do tej pory pojęcia. Nazwano je ciemnym DNA. Wydaje się ono równie nieuchwytne i tajemnicze jak ciemna materia we wszechświecie.
nauki ścisłe | 2018-05-22

Podczas gdy drukarki 3D stają się coraz dostępniejsze, w laboratoriach na całym świecie powstaje nowa generacja drukowanych obiektów. Czy druk 4D stanie się tak samo popularny jak jego poprzednik?

nauki ścisłe | 2018-05-17
do podjęcia nowych studiów: Physics of Advanced Materials for Energy Processing – PAMEP prowadzonych w języku angielskim.
ziemia | 2018-04-20
Człowiek od zawsze instynktownie omijał jadowite zwierzęta. Teraz  okazuje się, że mogą się one przyczynić do odkrycia remedium na śmiertelne choroby.
technika | 2018-04-20
Przewiduje się, że na polu walki przyszłości będzie mniej żołnierzy, a więcej bezzałogowych i w różnym zakresie autonomicznych maszyn, które zastąpią człowieka w wielu zadaniach – od transportu i ochrony strategicznych obiektów po samodzielne wykonywanie operacji uderzeniowych.
człowiek | 2018-03-29
Guma guar, ksantanowa czy damara. Takie składniki w żywności niebudzą naszego zaufania– może dlatego, że bardziej kojarzą się ze „sztuczną chemią” lub nieapetyczną dętką w kole roweru niż z pysznym deserem.
«891011
12
1314151617»
Aktualne numery
10/2020
09/2020
Kalendarium
Wrzesień
30
W 1846 r. amerykański dentysta William Morton po raz pierwszy użył narkozy do zabiegu usunięcia zęba.
Warto przeczytać
Sztuczna inteligencja to kolejna publikacja wydana wz oksfordzkiej serii „Krótkie Wprowadzenie”, która w zwięzły i przystępny sposób prezentuje wybrane zagadnienia.

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)