 Углеродные нанотрубки являются микроскопическими трубчатыми структурами, которые инженеры «выращивают» в рамках процесса, проведенного в высокотемпературной печи. Силы, которые создают структуры УНТ, известны как «леса», и часто являются непредсказуемыми. Теперь исследователи Университета Миссури разработали способ предсказывания того, как формируются эти сложные структуры. Понимая то, как создаются массивы УНТ, дизайнеры и инженеры могут лучше включать хорошо адаптируемый материал в такие устройства и продукты, как бейсбольные биты, аэрокосмическую проводку, боевую броню, компьютер логических компонентов и микродатчиков, используемых в биомедицинских приложениях.
УНТ гораздо меньше, чем ширина человеческого волоса и, естественно, образуют «леса», когда они создаются в больших количествах. Эти леса, удерживаемые вместе наноразмерными силами сцепления, известными как Ван-дер-Ваальса, классифицируются на основе их жесткости или того, как они выравниваются. Например, если углеродные нанотрубки плотные и хорошо согласованы, материал имеет тенденцию быть более жестким и может быть полезным для электрических и механических применений. Если УНТ дезорганизованы, они, как правило, мягче и имеют совершенно разные наборы свойств.
Ученые до сих пор изучают, как формируются массивы углеродных нанотрубок. По мере того, как они растут в относительно плотных популяциях, механические силы объединяют их в вертикально ориентированных собрания, известные как леса или массивы. Сложные структуры, которые они образуют помогают диктовать свойства, которыми обладают УНТ леса. Исследователи работают на, чтобы определить механизмы стоящие за тем, как эти леса формируются, как контролировать их образование и, таким образом, диктовать будущее применение УНТ.
В настоящее время большинство моделей, которые исследуют УНТ леса, анализируют то, что происходит, когда их сжимают или проверяют их тепловые свойства проводимости после того, как они образуются. Тем не менее, эти модели не учитывают процесс, с помощью которого, создается определенный лес, и тщетно пытаются захватить реалистичную структуру УНТ леса.
Проведенные эксперименты помогают ученым понять процесс и в конечном итоге контролировать его, позволяя инженерам создавать леса нанотрубок с заданными механическими, тепловыми и электрическими свойствами. Они используют моделирование для отображения того, как нанотрубки растут в конкретные типы лесов, прежде чем проверить свои свойства в результате.
|
