(PhysOrg.com) -- Exploiter la puissance des nanotubes de carbone pourrait devenir considérablement plus facile, grâce à une avancée des ingénieurs de l'Université de Caroline du Sud et de l'Université de Géorgie.

Une équipe dirigée par Xiaodong Li, professeur au Collège d'ingénierie et d'informatique de l'USC, a signalé une percée dans la manipulation des nanotubes dans le numéro du 14 février de Matériaux avancés . Ils ont combiné deux méthodes, passivation à l'hydrogène et ultrasonication, pour générer des dispersions remarquablement uniformes de nanotubes de carbone à parois multiples.

« Dans des applications telles que les composites légers et économes en énergie, appareils électroniques et optoélectroniques, récupération d'énergie, conversion de l'énergie, et systèmes de stockage d'énergie, les nanotubes de carbone ont démontré des performances supérieures, " dit Li, "mais malheureusement leur dispersion a toujours été un obstacle majeur dans les applications. Cette nouvelle technique est peu coûteuse, facile à utiliser, et respectueux de l'environnement - il devrait être rapidement adapté dans un large éventail de domaines."

Les nanotubes de carbone ont de nombreuses propriétés souhaitables, allant d'une résistance mécanique exceptionnelle à un comportement électrique inhabituel. En les incorporant aux matériaux, même à petites doses, ' les chercheurs peuvent considérablement améliorer l'utilité d'un matériau.

Mais travailler avec des nanotubes de carbone, qui sont fortement hydrophobes, peut être difficile. Dans de nombreux solvants et polymères, leur insolubilité et leur tendance à s'agglutiner sont un obstacle majeur à l'obtention de revêtements uniformes sur les surfaces ou de distributions au sein de solides ou de gels.

Les ultrasons ont longtemps été utilisés pour tenter de disperser des nanotubes de carbone dans des solvants, mais son succès est lent, médiocre, et trop souvent inversée lorsque la sonication s'arrête.

L'équipe de Li a combiné l'ultrasonication avec un flux simultané d'hydrogène gazeux, produire des nanotubes de carbone multiparois entièrement dispersés dans de l'éthanol en seulement 2 heures. La dispersion uniforme, ce qui est évident même à l'œil nu, a été caractérisé par microscopie électronique à balayage et à transmission.

Ils ont ensuite fabriqué un composite nanotube-époxy avec la méthode et examiné ses propriétés mécaniques. Le module d'élasticité du nanocomposite (avec 1% de nanotube en poids) préparé avec passivation à l'hydrogène a augmenté de près de 100% par rapport à celui de l'époxy pur, alors qu'en l'absence de passivation à l'hydrogène, une augmentation de moins de 40 % a été signalée auparavant.

Les ingénieurs pensent que l'énergie des ultrasons entraîne la rupture des liaisons C-C dans les nanotubes, qui réagissent ensuite avec l'hydrogène pour créer des liaisons C-H. La spectroscopie photoélectronique aux rayons X confirme l'ajout de liaisons C-H.

Ce type de modification est particulièrement utile, ajouté Li, parce que l'hydrogène absorbé est facilement éliminé des nanotubes de carbone à parois multiples par chauffage. "Les techniques conventionnelles - le fluor, hydrocarbure, ou modification ionique, par exemple - introduire des impuretés dans les matériaux de matrice, " il a dit.