懷俄明大學(xué)的一位研究人員及其團(tuán)隊(duì)首次展示了使單壁碳納米管沿公共軸整體排列的能力。這一發(fā)現(xiàn)在許多技術(shù)領(lǐng)域都是有價(jià)值的，例如電子，光學(xué)，復(fù)合材料，納米技術(shù)以及材料科學(xué)的其他應(yīng)用。
西澳大學(xué)物理與天文學(xué)系助理教授威廉·賴斯說(shuō)：“與以往使用納米管溶液過(guò)濾來(lái)對(duì)準(zhǔn)納米管的努力不同，我們創(chuàng)建了一個(gè)可以一次創(chuàng)建多個(gè)對(duì)準(zhǔn)膜的自動(dòng)化系統(tǒng)。” “使過(guò)濾系統(tǒng)自動(dòng)化還可以使我們精確控制過(guò)濾流速，從而獲得更高的對(duì)準(zhǔn)度。”
賴斯(Rice)是一篇論文的通訊作者，該論文的標(biāo)題是“通過(guò)機(jī)器視覺(jué)控制過(guò)濾對(duì)基于溶液的單壁碳納米管薄膜進(jìn)行全球?qū)?zhǔn)”，該出版物于10月9日在國(guó)際期刊《NanoLetters》的印刷版上發(fā)表。納米科學(xué)和納米技術(shù)所有分支的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。該論文的在線版本于上個(gè)月出現(xiàn)。
約書(shū)亞·沃克(Joshua Walker)，物理學(xué)三年級(jí)博士。來(lái)自夏安的學(xué)生，是該論文的主要作者。Valerie Kuehl，三年級(jí)博士。來(lái)自科羅拉多州比拉的化學(xué)專業(yè)學(xué)生是該論文的特約作者。
單壁碳納米管是一維晶體，是通過(guò)將單層石墨(通常稱為石墨烯)包裹到納米圓柱體中形成的。它們的直徑為0.5至1.5納米，長(zhǎng)度為200至10,000納米。一納米等于十億分之一米。
賴斯解釋說(shuō)，由于這種獨(dú)特的幾何形狀，碳納米管可以是金屬或半導(dǎo)體，具體取決于石墨烯的包裹方式。碳納米管可以顯示出卓越的導(dǎo)電性，并且具有出色的拉伸強(qiáng)度和導(dǎo)熱性。
對(duì)齊的碳納米管有潛力充當(dāng)出色的光學(xué)偏振器，這對(duì)于光學(xué)確定材料中的應(yīng)變非常重要。例如，如果您用偏光眼鏡觀察擋風(fēng)玻璃，就會(huì)看到玻璃中應(yīng)變不同的區(qū)域。”賴斯說(shuō)。“其他組織的最新工作也表明，排列的納米管可以用作晶體管，偏振光發(fā)射器和定向散熱器。希望可以通過(guò)在鉆石中使用碳納米管，石墨烯和空位來(lái)迎來(lái)新一代全碳電子產(chǎn)品。”
在過(guò)去的十年中，單壁碳納米管的化學(xué)控制取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。賴斯和他的團(tuán)隊(duì)使用機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)化和并行化技術(shù)，通過(guò)壓力驅(qū)動(dòng)的過(guò)濾技術(shù)，同時(shí)生產(chǎn)了全球排列的單壁碳納米管。反饋控制使過(guò)濾能夠以恒定的流量進(jìn)行，這不僅改善了單壁碳納米管的向列順序，而且還提供了在各種納米多孔膜上排列各種單壁碳納米管類型的能力使用相同的過(guò)濾參數(shù)。
賴斯說(shuō)，此外，他的研究團(tuán)隊(duì)使用一種稱為硅烷化的處理工藝將玻璃漏斗中的納米管溶液的彎月面弄平了。這防止了在納米管被過(guò)濾時(shí)納米管被不均勻的溶液前沿?cái)_亂。這兩方面的進(jìn)展產(chǎn)生了納米管薄膜，該薄膜在整個(gè)結(jié)構(gòu)上均表現(xiàn)出優(yōu)異的取向性，可以使用多種偏振光學(xué)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。
“碳納米管由于其令人印象深刻的物理特性(例如極高的導(dǎo)熱性)而成為重要的材料系統(tǒng);楊氏模量比鋼大得多;載流量是銅的一千倍;和出色的光-質(zhì)耦合，”他說(shuō)。
賴斯說(shuō)，楊氏模量是材料中應(yīng)力(每單位面積的力)與應(yīng)變(物理尺寸的百分比變化)之比。塑料，橡膠和木材的楊氏模量低，而鋼，金剛石和納米管的楊氏模量高。
美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)材料科學(xué)與工程部門的化學(xué)工程師Jeffrey Fagan;NIST納米級(jí)器件表征部門的材料化學(xué)家Adam Biacchi;霍華德大學(xué)物理與天文學(xué)系助理教授Thomas Searles;NIST納米級(jí)器件表征部門的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Angela Hight Walker也對(duì)該論文做出了貢獻(xiàn)。