Une équipe interdisciplinaire de chercheurs dirigée par la Northeastern University a développé une nouvelle méthode pour construire de manière contrôlée des jonctions inter-nanotubes précises et une variété de structures de nanocarbones dans des réseaux de nanotubes de carbone. La méthode, disent les chercheurs, est simple et facilement évolutif, ce qui leur permettra d'adapter les propriétés physiques des réseaux de nanotubes pour une utilisation dans des applications allant des appareils électroniques aux matériaux composites renforcés de CNT que l'on trouve dans tout, des voitures aux équipements sportifs.

Leurs conclusions ont été publiées lundi dans le journal Communication Nature . L'article, intitulé "Sculpting carbon bonds for allotropic transformation through solid-state re-engineering of -sp2 carbon", a été co-écrit par des post-doctorants, étudiants, et les principaux chercheurs du CNT de la Northeastern University, le Massachusetts Institute of Technology, et le Korea Advanced Institute of Science and Technology dont l'expertise va de la physique et du génie mécanique à la science des matériaux et au génie électrique.

L'architecte en chef de la nouvelle méthode de l'équipe pour la réingénierie des liaisons carbone était Hyunyoung Jung, l'auteur principal de l'article et stagiaire postdoctoral dans le laboratoire du co-auteur Yung Joon Jung, un expert en nano-fabrication et un professeur agrégé de génie mécanique et industriel.

Hyunyoung a découvert que l'application contrôlée, des impulsions de tension alternative à travers des réseaux de nanotubes de carbone à paroi unique les ont transformés en NTC à paroi unique de plus grand diamètre ; NTC multiparois de morphologies différentes; ou des nanorubans de graphène multicouches.

La nouvelle méthode de reconstruction, contrairement aux tentatives précédentes de fusion de nanotubes, évite les produits chimiques agressifs et les températures extrêmement élevées, rendant la technique d'ingénierie à l'état solide éminemment propice à l'évolutivité. Quoi de plus, la nouvelle méthode produit des jonctions moléculaires dont les conductivités électrique et thermique sont de loin supérieures à celles du réseau CNT assemblé sans jonction.

Leurs propriétés physiques robustes, disent les chercheurs, rendre ces jonctions inter-nanotubes parfaites pour renforcer les matériaux composites nécessitant une ténacité mécanique, y compris les raquettes de tennis, clubs de golf, voitures, et même des avions, où les fibres de carbone sont actuellement utilisées. "L'utilisation de ces matériaux pour les composants mécaniques pourrait alléger les voitures ou autres structures mécaniques sans sacrifier la résistance, " a expliqué Yung Joon.

Les chercheurs ont décrit l'utilité de leur travail révolutionnaire en utilisant une métaphore dans laquelle les nanotubes de carbone étaient des briques de construction de murs. Façonnez un mur en empilant des briques simples les unes sur les autres, ils ont dit, et regarde le mur s'effondrer. Mais construisez un mur en plaçant du ciment entre les briques et émerveillez-vous devant la force indomptable du plus grand, unité unique.

"Nous avons comblé les lacunes avec du ciment, " a déclaré le co-auteur Swastik Kar, professeur adjoint de physique à Northeastern, en accord avec la métaphore. "Nous avons commencé avec des nanotubes de carbone monoparoi, " il ajouta, « et a ensuite utilisé cette méthode pionnière pour les réunir. »

En plus de Kar, Hyunyoung, et Yung Joon, les co-auteurs nord-est de l'article comprenaient Younglae ​​Kim, un ancien étudiant diplômé, et Sanghyung Hong, un doctorant dans le laboratoire de Yung Joon Jung. "Le professeur Kar's et nos groupes entretiennent une très forte collaboration depuis de nombreuses années, ", a déclaré Yung Joon. "Cette recherche rassemble des experts de plusieurs disciplines pour non seulement produire un article à fort impact, mais aussi pour générer de la propriété intellectuelle."