Паукам на зависть

АрхивЧеловек и Общество

В Университете штата Техас в Далласе разработана технология производства композитных волокон на основе углеродных нанотрубок с механическими и электрическими свойствами

В Университете штата Техас в Далласе разработана технология производства композитных волокон на основе углеродных нанотрубок с механическими и электрическими свойствами, которые бьют все мыслимые рекорды. Новые волокна в двадцать раз прочнее стали, в семнадцать раз прочнее кевлара и в четыре раза прочнее паутины той же массы. Кроме того, из этих волокон можно изготовить легко вплетаемые в одежду провода и нити-конденсаторы, емкость которых на единицу массы сравнима с емкостью лучших промышленных образцов.

Удивительные свойства открытых около десяти лет назад углеродных нанотрубок активно исследуются во многих научных лабораториях. На их основе в будущем планируют создавать электронные чипы. Но, похоже, прежде чем нанотрубки найдут применение в электронике, из них станут изготовлять ремни безопасности, бронежилеты, спортивное снаряжение и еще массу полезных вещей, в которых важна прочность и легкость.

В основе новых волокон лежат так называемые однослойные нанотрубки, стенки которых состоят из единственного слоя атомов углерода. Их смешивают с широко применяемым в химической промышленности поливиниловым спиртом и поверхностно активными веществами, а потом из этой смеси особым образом вытягивают длинные нити. В результате получается композитное волокно толщиной около пятидесяти микрон, на шестьдесят процентов состоящее из нанотрубок.

Отдельные нанотрубки в волокне склеены аморфным пластиком. По-видимому, своей уникальной прочностью новые нити обязаны именно такой структуре, которая очень похожа на структуру паутины. В паутине относительно жесткие кристаллические белковые блоки окружены гибкими аморфными областями. Это позволяет нити сильно растягиваться без заметного поперечного сужения. Небольшое проскальзывание нанотрубок относительно друг друга, вероятно, тоже вносит дополнительный вклад в прочность нити. В результате получается такое сочетание высокой прочности и большого допустимого удлинения нити перед разрушением, которого до сих пор не удавалось получить ни в одном из материалов.

Нить-конденсатор диаметром около ста микрон можно изготовить, скрутив вместе два проводящих волокна, покрытых специальным твердым электролитом. Такую нить нетрудно вплести в напичканную электроникой «умную» одежду. Кроме конденсаторов, из нитей можно изготовить вплетаемые в одежду провода, антенны и электромагнитные экраны.

К сожалению, пока новые волокна слишком дороги, и предстоит еще много работы, прежде чем их производство сможет достичь промышленных масштабов.