Alfombras mágicas con nanotubos de carbono
Con productos que van desde alfombras a cometas, podríamos pensar que el químico de la Universidad de Rice, Bob Hauge, regenta unos grandes almacenes, cuando en realidad, lo que tiene entre manos es una revolución en el mundo de la nanotecnología del carbono.
En un artículo publicado este mes en la revista Nano Research, el equipo de Hauge describe un método para fabricar “odako” fajos de nanotubos de carbono de pared simple (SWNT) denominados como las tradicionales cometas japonesas a las que tanto se parecen. Eso podría conducir a una nueva forma de producir hebras de nanotubos de metros de largo, que individualmente no son más anchas que un trozo de ADN.
Hauge, distinguido profesor de química del Richard E. Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology de la Universidad de Rice, y sus colegas, los estudiantes de postgrado Cary Pint y Noe Alvarez, explicaron que las odako que dan nombre a estos fardos son cometas gigantes que requieren de muchas manos para hacerlas volar, de ahí las muchas cuerdas que parten de ellas.
En este caso, las cuerdas son nanotubos, cilindros huecos de carbono puro. A título individual, los nanotubos son miles de veces más pequeños que una célula, pero el nuevo método de Hauge crea fajos de SWNT que en ocasiones pueden llegar a medir centímetros y, según él, el proceso podría finalmente conducir a tubos de longitud ilimitada.
La producción a gran escala de hilos y cables de nanotubos sería una bendición para los ingenieros de casi cualquier campo. Se podrían utilizar, por ejemplo, en líneas de transmisión de energía ligeras y supereficaces para las redes eléctricas de última generación; y en versiones ultra fuertes y resistentes a los rayos de los materiales de fibra de carbono utilizados en los aviones. Según Hauge, los fajos de SWNT podrían ser útiles también en baterías, pilas de combustible y dispositivos microelectrónicos.
Para entender cómo hace Hauge los nanofajos, ayuda tener algunos conocimientos sobre alfombras voladoras.
El año pasado, Hauge y sus colegas descubrieron que podían fabricar fajos compactos de nanotubos con la misma maquinaria que el Departamento del Tesoro estadounidense utilizaba para incrustar en los billetes marcas únicas que dificultan su falsificación.
Hauge y su equipo utilizaron este proceso de impresión para crear capas finas de óxido de aluminio y hierro en un rollo Mylar. A continuación, retiraron las capas y las trituraron en pequeños copos.
Aquí es donde el proceso tomó forma. En una cesta de red, colocada en el interior de un horno, los copos metálicos despegaron y “volaron” en un flujo de vapor químico. A medida que fluían, filas de nanotubos se desarrollaron verticalmente a partir de las partículas de hierro en formaciones apretadas similares a bosques. Una vez realizada la cocción, al ver el resultado bajo el microscopio, los fajos parecían el pelo de una alfombra.
Mientras otros métodos utilizados para cultivar SWNT habían dado como resultado un mísero ratio del 0,5% de nanotubos para materiales de sustrato, la técnica de Hauge obtuvo un increíble 400%. El proceso podría facilitar el desarrollo de SWNT a gran escala.
El la última investigación, el equipo reemplazó el Mylar por carbono puro. Con esta configuración, los nanotubos literalmente tocaron techo, levantando el óxido de aluminio y hierro a partir de los cuales germinan mientras los otros extremos se mantienen unidos con firmeza al carbono. A medida que los fajos de tubos crecen más alto, el catalizador se convierte en algo similar a una cometa, volando en la brisa de hidrógeno y acetileno que fluye a través de la cámara de producción.
Hauge y su equipo esperan poner en práctica su trabajo sobre alfombras voladoras y nanocometas con el santo grial del desarrollo de nanotubos: un catalizador que no muere, permitiendo a los hornos fabricar como churros continuos hilos de material.
“Se pudiésemos mantener este crecimiento para que no nunca paren, de modo que, llegados a un punto, pudiésemos tirar de un extremo hacia el exterior del horno mientras el otro extremo continúa dentro creciendo, entonces podríamos desarrollar un material de metros de longitud y empezar a tejerlo”, señaló el autor.
Fuente: Nanowerk
En un artículo publicado este mes en la revista Nano Research, el equipo de Hauge describe un método para fabricar “odako” fajos de nanotubos de carbono de pared simple (SWNT) denominados como las tradicionales cometas japonesas a las que tanto se parecen. Eso podría conducir a una nueva forma de producir hebras de nanotubos de metros de largo, que individualmente no son más anchas que un trozo de ADN.
Hauge, distinguido profesor de química del Richard E. Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology de la Universidad de Rice, y sus colegas, los estudiantes de postgrado Cary Pint y Noe Alvarez, explicaron que las odako que dan nombre a estos fardos son cometas gigantes que requieren de muchas manos para hacerlas volar, de ahí las muchas cuerdas que parten de ellas.
En este caso, las cuerdas son nanotubos, cilindros huecos de carbono puro. A título individual, los nanotubos son miles de veces más pequeños que una célula, pero el nuevo método de Hauge crea fajos de SWNT que en ocasiones pueden llegar a medir centímetros y, según él, el proceso podría finalmente conducir a tubos de longitud ilimitada.
La producción a gran escala de hilos y cables de nanotubos sería una bendición para los ingenieros de casi cualquier campo. Se podrían utilizar, por ejemplo, en líneas de transmisión de energía ligeras y supereficaces para las redes eléctricas de última generación; y en versiones ultra fuertes y resistentes a los rayos de los materiales de fibra de carbono utilizados en los aviones. Según Hauge, los fajos de SWNT podrían ser útiles también en baterías, pilas de combustible y dispositivos microelectrónicos.
Para entender cómo hace Hauge los nanofajos, ayuda tener algunos conocimientos sobre alfombras voladoras.
El año pasado, Hauge y sus colegas descubrieron que podían fabricar fajos compactos de nanotubos con la misma maquinaria que el Departamento del Tesoro estadounidense utilizaba para incrustar en los billetes marcas únicas que dificultan su falsificación.
Hauge y su equipo utilizaron este proceso de impresión para crear capas finas de óxido de aluminio y hierro en un rollo Mylar. A continuación, retiraron las capas y las trituraron en pequeños copos.
Aquí es donde el proceso tomó forma. En una cesta de red, colocada en el interior de un horno, los copos metálicos despegaron y “volaron” en un flujo de vapor químico. A medida que fluían, filas de nanotubos se desarrollaron verticalmente a partir de las partículas de hierro en formaciones apretadas similares a bosques. Una vez realizada la cocción, al ver el resultado bajo el microscopio, los fajos parecían el pelo de una alfombra.
Mientras otros métodos utilizados para cultivar SWNT habían dado como resultado un mísero ratio del 0,5% de nanotubos para materiales de sustrato, la técnica de Hauge obtuvo un increíble 400%. El proceso podría facilitar el desarrollo de SWNT a gran escala.
El la última investigación, el equipo reemplazó el Mylar por carbono puro. Con esta configuración, los nanotubos literalmente tocaron techo, levantando el óxido de aluminio y hierro a partir de los cuales germinan mientras los otros extremos se mantienen unidos con firmeza al carbono. A medida que los fajos de tubos crecen más alto, el catalizador se convierte en algo similar a una cometa, volando en la brisa de hidrógeno y acetileno que fluye a través de la cámara de producción.
Hauge y su equipo esperan poner en práctica su trabajo sobre alfombras voladoras y nanocometas con el santo grial del desarrollo de nanotubos: un catalizador que no muere, permitiendo a los hornos fabricar como churros continuos hilos de material.
“Se pudiésemos mantener este crecimiento para que no nunca paren, de modo que, llegados a un punto, pudiésemos tirar de un extremo hacia el exterior del horno mientras el otro extremo continúa dentro creciendo, entonces podríamos desarrollar un material de metros de longitud y empezar a tejerlo”, señaló el autor.
Fuente: Nanowerk
1 Comments:
Para lograr nanotubos de carbono de longitud muy elevada, vamos, la longitud que se quiera, hay que hacerlos con parámetros diferentes a los actuales, es decri, con presión atmosférica diferente a 1 atmósfera.
Por ejemplo, un lugar idoneo para hacerlso seria en el espacio, en la nave espacial de la ISS.
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