Voudriez-vous vous vêtir de nanofils de diamant ? Ce n'est pas aussi farfelu qu'on pourrait le penser. Et vous aurez un chimiste et un ingénieur du carbone basé à Brisbane à remercier pour cela.

Le Dr Haifei Zhan de QUT dirige un effort mondial pour déterminer de combien de manières l'humanité peut utiliser un matériau nouvellement inventé avec un potentiel énorme - le nanofil de diamant (DNT).

Créé pour la première fois par l'Université d'État de Pennsylvanie l'année dernière, le DNT unidimensionnel est similaire aux nanotubes de carbone, tubes cylindriques creux 10, 000 fois plus petit qu'un cheveu humain, plus résistant que l'acier – mais cassant.

"DNT, par comparaison, est encore plus mince, incorporant des plis d'hydrogène dans la structure creuse du carbone, appelés défauts de transformation Stone-Wale (SW), que j'ai découvert réduit la fragilité et ajoute de la flexibilité, " a déclaré le Dr Zhan, de l'école de chimie de QUT, Physique et Génie Mécanique.

"Cette structure fait du DNT un excellent candidat pour une gamme d'utilisations. Il est possible que le DNT devienne un plastique aussi omniprésent à l'avenir, utilisé dans tout, des vêtements aux voitures.

« Je me sens très chanceux d'avoir cette chance d'étudier en profondeur un nouveau matériau – les opportunités de recherche appliquée dans le ciel bleu comme celle-ci sont rares. »

DNT ne ressemble pas à un diamant de roche. Plutôt, son nom fait référence à la façon dont les atomes de carbone sont emballés ensemble, semblable au diamant, lui donnant sa force phénoménale.

Le Dr Zhan modélise les propriétés du DNT depuis son invention, en utilisant des simulations de dynamique moléculaire à grande échelle et le calcul haute performance.

Il a été le premier à réaliser que les défauts du logiciel étaient la clé de la polyvalence de DNT.

« Alors que les nanotubes de carbone et le DNT ont un grand potentiel, plus je modélise les propriétés DNT, plus il semble être un matériau supérieur, " a déclaré le Dr Zhan.

"Les défauts SW donnent au DNT une flexibilité que les nanotubes de carbone rigides ne peuvent pas reproduire - pensez-y comme la différence entre coudre avec des spaghettis non cuits et des spaghettis cuits.

"Mes simulations ont montré que les défauts SW agissent comme des charnières, reliant des sections droites de DNT. Et en modifiant l'espacement de ces défauts, nous pouvons changer - ou ajuster - la flexibilité du DNT."

Cette recherche est publiée dans la publication à comité de lecture Nanoéchelle .

Le Dr Zhan a également publié un certain nombre d'autres résultats de ses recherches sur la modélisation DNT :

• La conductivité thermique du DNT peut être ajustée en modifiant l'espacement entre les défauts SW ( Carbone ).
• Les défauts SW créent des surfaces irrégulières sur le DNT, lui permettant de bien se lier aux polymères. Le DNT pourrait donc être utilisé comme renfort pour les matériaux nanocomposites ( Matériaux de fonction avancée ).
• Les propriétés mécaniques du DNT varient considérablement en fonction de sa structure atomique exacte, y compris le comportement à la traction. La température affecte également les propriétés mécaniques. Alors que le DNT se comporte probablement comme une tige élastique flexible, les propriétés mécaniques pourraient être adaptées à des fins spécifiques ( Carbone ).

"Une modélisation plus poussée est nécessaire pour étudier pleinement toutes les propriétés du DNT. Cependant, Je suis enthousiasmé par la gamme potentielle d'applications pour lesquelles il pourrait être utilisé, étant donné que nous avons prouvé que nous pouvons contrôler sa flexibilité, conductivité et résistance, " a déclaré le Dr Zhang.

« Le carbone est l'élément le plus abondant sur la planète. C'est une ressource renouvelable, le coût de la matière première est donc extrêmement bas.

« Une fois les coûts de fabrication viables, Le DNT serait probablement utilisé principalement dans des applications mécaniques, combiné avec d'autres matériaux pour rendre ultra-résistant, composites et composants légers - tels que les fuselages d'avion.

"Je prévois de tester les performances de DNT en tant que structure en réseau bidimensionnelle - une feuille ou une couche - pour une utilisation potentielle dans l'électronique flexible et les écrans.

"Je veux aussi tester sa viabilité en tant que fibre pour textile ou corde, des gilets pare-balles et des équipements de travail résistants au remplacement des câbles d'acier dans la construction de ponts.

"Il est déjà question dans la communauté mondiale du carbone que le DNT soit le meilleur candidat à ce jour pour la construction d'un ascenseur spatial. Ce serait un véritable honneur si mes recherches contribuaient au développement de DNT à cette fin."