Les nanotubes de carbone peuvent être décompressés en nanorubans en les tirant à grande vitesse sur une cible, mais seuls ceux qui atterrissent dans le sens de la longueur se décompresseront, selon des chercheurs de l'Université Rice. Les tests ont évalué les nanotubes qui ont impacté la cible sous différents angles pour voir les résultats. Crédit :Ajayan Group/Rice University
(Phys.org) - Les nanotubes de carbone "décompressés" en nanorubans de graphène par un procédé chimique inventé à l'Université Rice trouvent une utilisation dans toutes sortes de projets, mais les scientifiques de Rice ont maintenant trouvé un moyen sans produits chimiques de les décompresser.
Le scientifique des matériaux du laboratoire Rice Pulickel Ajayan a découvert que les nanotubes qui frappent une extrémité cible se transforment d'abord en amas d'atomes pour la plupart déchiquetés. Mais les nanotubes qui bordent la cible se décompressent en rubans pratiques qui peuvent être utilisés dans les matériaux composites pour une résistance et des applications qui tirent parti de leurs propriétés électriques souhaitables.
Les chercheurs de Rice dirigés par l'étudiant diplômé Sehmus Ozden ont rapporté leur découverte dans le journal de l'American Chemical Society Lettres nano .
Le résultat a été une surprise, dit Ozden. "Jusqu'à maintenant, nous savions que nous pouvions utiliser des forces mécaniques pour raccourcir et couper les nanotubes de carbone. C'est la première fois que nous montrons que des nanotubes de carbone peuvent être décompressés en utilisant des forces mécaniques. »
Les chercheurs ont tiré des plombs orientés au hasard, nanotubes de carbone à parois multiples provenant d'un canon à gaz léger construit par le laboratoire Rice du scientifique des matériaux Enrique Barrera avec un financement de la NASA. Les pastilles ont impacté une cible en aluminium dans une chambre à vide à environ 15, 000 milles à l'heure. Lorsqu'ils ont inspecté les gravats de carbone résultants, ils ont trouvé des nanotubes qui se sont écrasés dans l'extrémité cible en premier ou à un angle aigu simplement déformés en un nanotube froissé. Mais les tubes qui frappent dans le sens de la longueur se divisent en fait en rubans aux bords irréguliers.
"Les tests d'impact à hypervitesse sont principalement utilisés pour simuler l'impact de différents projectiles sur des boucliers, engins spatiaux et satellites, " a déclaré Ozden. "Nous étudiions les applications possibles des nanotubes de carbone dans l'espace lorsque nous avons obtenu ce résultat."
Des simulations moléculaires et des images au microscope électronique montrent ce qui arrive à un nanotube de carbone lorsque l'extrémité de celui-ci frappe une cible directement à environ 15, 000 milles à l'heure. Des chercheurs de l'Université Rice ont découvert que les nanotubes étaient divisés en nanorubans utiles. Crédit :Ajayan Group/Rice University)
L'effet a été confirmé par des simulations moléculaires. Ils ont montré que lorsque des tubes à parois multiples frappent la cible, le tube extérieur s'aplatit, frapper les tubes intérieurs et les décompresser à leur tour. Les nanotubes à simple paroi font exactement le contraire; quand le tube s'aplatit, la paroi inférieure touche l'intérieur de la paroi supérieure, qui se décompresse du milieu vers les bords.
Ozden a expliqué que la répartition uniforme du stress le long du nanotube tombant du ventre, qui est plusieurs fois plus long que large, rompt les liaisons carbone dans une ligne presque simultanément.
Les chercheurs ont déclaré que 70 à 80 pour cent des nanotubes d'une pastille se décompressent à un degré ou à un autre.
De gauche, Les chercheurs de l'Université Rice Sehmus Ozden, Enrique Barrera et Robert Vajtai devant le canon à hypervitesse utilisé pour tirer des pastilles de nanotubes sur une cible en aluminium. Les chercheurs ont découvert que la collision diviserait les tubes qui ont frappé la cible dans le sens de la longueur en nanorubans. Ozden et Vajtai tiennent des plaques d'aluminium avec des trous profonds causés par de petits objets les frappant à 15, 000 milles à l'heure. Le canon a été construit avec le soutien de la NASA pour simuler l'impact des micrométéorites sur les engins spatiaux. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
Ozden a déclaré que le processus élimine le besoin de nettoyer les résidus chimiques des nanorubans produits par les techniques actuelles. "Un pas, sans produits chimiques, des nanorubans de graphène propres et de haute qualité peuvent être produits en utilisant notre méthode. Ce sont des candidats potentiels pour les matériaux électroniques de nouvelle génération, " il a dit.
