تولید ساختار دو بعدی با استفاده از نانولوله‌های کربنی

از نانولوله‌های کربنی می‌توان محصولات مختلفی تولید کرد، اما هزینه تولید این نانوساختار بالا بوده و در حال حاضر بیشترین مقدار نانولوله‌کربنی با روش CVD تولید می‌شود. اما ترکیب کردن نانولوله‌ها و ایجاد ساختار دو بعدی نیز چالش‌های خاص خود را دارد.

اخیراً محققان مؤسسه‌ی فناوری ماساچوست (MIT) روشی ارائه کردند که در آن خوشه‌های نانولوله‌کربنی به هم فشرده شده و در نهایت ساختاری دو بعدی ایجاد می‌شود. برای این کار نانولوله‌ها در اتانول یا (CH32CO) ریخته شده، روی سطح قرار داده شده و پس از تبخیر و متراکم شدن محصولی دو بعدی از نانولوله‌ها تشکیل می‌شود.

رفتار نانولوله‌ها همانند درهم پیچیده شدن الیاف، مو یا رشته‌های اسپاگتی است که در‌صورت درهم تنیدگی، یکدیگر را تقویت می‌کنند. نانولوله‌های درازتر می‌توانند یکدیگر را تقویت کنند. حال اگر این نانولوله‌ها به یک زیرلایه نظیر سیلیکون متصل شده باشند، شکل تازه‌ای پیدا می‌کنند و می‌توان از آن‌ها برای تولید ساختارهای سلولی شکل استفاده کرد.

محققان MIT روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان قطرات اتانول یا استون حاوی نانولوله‌های کربنی را روی سطح ریخت تا بعد از تبخیر شدن، ساختاری با شکل از پیش تعیین شده تشکیل شود.

برایان واردل از محققان این پروژه می‌گوید: «ما از پروژه قبلی آموختیم که چگونه نانولوله‌های کربنی تراز شده را می‌توان به‌هم متراکم کرد، اما چالش اینجا بود که بتوانیم روشی ارزان برای تولید تجاری محصولات ارائه کنیم.» این گروه  موفق شدند تا سختی نانولوله‌ها را کاهش داده و آن‌ها را خم کنند؛ بدون این که نانولوله‌ها دچار شکستگی شوند.

با استفاده از عملیات حرارتی، اتانول یا استون مورد استفاده در پخش کردن نانولوله‌ها تبخیر شده و در نهایت ساختار نرم از نانولوله‌ها کربنی به‌جای می‌ماند. بررسی‌های محققان نشان داد که سختی این ساختار 100 مرتبه کمتر از مقداری است که برای نانولوله‌های معمولی انتظار می‌رود. از این نانولوله‌ها برای ایجاد ساختارهایی از پیش‌تعیین شده استفاده می‌شود.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Physical Chemistry Chemical Physics منتشر شده است.