La création d'un composite CNT solide nécessite quatre fonctionnalités. D'abord, il a besoin de longs CNT, qui sont plus efficaces pour transporter des charges. Seconde, les CNT doivent être alignés en rangées. Troisième, les NTC dans le matériau sont maintenus ensemble par un polymère ou une résine, et vous devez avoir un rapport élevé de NTC au polymère dans le matériau composite fini. Quatrième, vous avez besoin que les CNT soient aussi droits que possible, de sorte que le matériau supporte le poids uniformément.

Depuis des décennies, les chercheurs ont été incapables d'atteindre ces objectifs. Mais maintenant une équipe de recherche, dirigé par le Dr Yuntian Zhu, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à NC State, a développé une solution.

"La nouvelle technique commence par une matrice CNT, " Zhu dit, "qui ressemble à une forêt de CNTs poussant sur un substrat plat." Étant donné que le rapport hauteur/largeur de ces CNT est élevé, ils sont longs et maigres – pas rigides. Cela signifie que les CNT sont appuyés les uns contre les autres dans le réseau. "En saisissant les CNT à une extrémité du réseau, nous sommes capables de les tirer sur le côté - et tous les autres CNT du réseau basculent dans la même direction, " dit Zhu. Cela se traduit par des CNT avec un bon alignement.

Ces NTC alignés sont ensuite enroulés sur une bobine rotative et pulvérisés avec une solution de polymère pour lier les NTC ensemble. Cela crée un matériau composite en forme de ruban qui a un pourcentage élevé de NTC en volume, qui peuvent à leur tour être utilisés pour fabriquer des structures composites en CNT destinées à être utilisées dans des produits finis tels que des avions et des vélos. Mais cela ne répond pas à la nécessité de redresser les CNT.

Pour redresser les NTC, Zhu et son équipe ont étiré les CNT pendant que les nanotubes étaient tirés sur la bobine rotative. Ce processus améliore la résistance à la traction du "ruban" composite CNT d'environ 90 pour cent (à une moyenne de 3,5 gigapascals) et la rigidité de plus de 100 pour cent. En redressant les NTC, les chercheurs ont également réussi à presque tripler la conductivité thermique du composite CNT, à 40 watts par mètre par kelvin. La conductivité électrique a été augmentée de 50 pour cent à 1, 230 siemens par mètre.

L'article sur l'étirement des NTC pour les redresser, "Ultra forte, Films rigides et multifonctionnels assemblés à partir de nanotubes de carbone superalignés, " est publié en ligne dans le premier numéro de la revue Lettres de recherche sur les matériaux .