Кіріспе

Агрегатталған көміртекті нанотүтікшелерден жасалған жұқа қабат. Buckypaper – көміртекті нанотүтікшелердің жиынтығынан немесе көміртекті нанотүтікшелер желісінен жасалған жұқа қабат. Нанотүтікшелердің қалыңдығы адам шашынан шамамен 50 000 есе кем. Алғашқыда бұл көміртекті нанотүтікшелерді қолданудың бір жолы ретінде жасалған, бірақ қазір бірнеше зерттеу тобы оны зерттеп, қолданысқа енгізуде, көлік құралдарының қорғаныш қабаттары, жеке қорғаныш құралдары және жаңа буын электроникасы мен дисплейлер саласында үміттендіретін нәтижелер көрсетуде.

Өмірбаян

Баккипапер – көміртек нанотүтіктерінің (CNT) макроскопиялық жиынтығы немесе “бакитубтар”. Ол атын 60 көміртекті фуллеренге (кейде Р. Бакминстер Фуллердің құрметіне “Баккибол” деп аталатын, ұқсас байланысы бар көміртектің аллотробы) қарыз. Сондай-ақ, құрамында натрий лаурил сульфаты бар, ол сулы ерітіндіде дисперсиялануын жақсартады. Бұл суспензиялар оң немесе теріс қысыммен мембраналық сүзілістен өтіп, біркелкі пленкалар түзеді. Нанотүтік беті мен беттік белсенді зат арасындағы ван дер Ваальс күшінің өзара әрекеттесуі механикалық тұрғыдан берік және тұрақты болуы мүмкін, сондықтан КНТ пленкасынан барлық беттік белсенді заттың толығымен алынғанына кепілдік жоқ. Тритон X-ті жоюға тиімді еріткіш – метанолмен жуу пленканың жарылуына және деформациясына әкеледі. Сондай-ақ, Triton тіпті төмен концентрацияларда да жасуша лизисіне және тіндердің қабыну реакциясына ұшыратуы мүмкін екені анықталды. ПТҚ-ның болуынан туындауы мүмкін жағымсыз әсерлерді болдырмау үшін, ПТҚ-ны немесе беттік өзгертуді қажет етпейтін фрит сығымдалу әдісін қолданатын балама құю процесін пайдалануға болады. Өлшемдерін шприц корпусының мөлшері және қосылған көміртек нанотүтіктерінің массасы арқылы реттеуге болады. Олардың қалыңдығы әдетте беттік белсенді затпен құйылған баккипаперден әлдеқайда үлкен, 120 мкм-ден 650 мкм-ге дейін синтезделген. Үлгіні қағаз ретінде жіктеуге арналған номенклатуралық жүйе болмаса да, 500 мкм-ден астам қалыңдығы бар үлгілерді букидискілер деп атайды. Фрит сығымдалу әдісі баккипапер мен букидискілерді жылдам құюға мүмкіндік береді, құю еріткішін қалпына келтіреді және 2D және 3D геометрияны басқаруға болады. Домино эффекті арқылы КНТ пленкасын синтездеуде тікелей өсетін көп қабырғалы көміртек нанотүтіктері (ККНТ) пайдаланылады. Бұл процесте МВНТ-нің “ормандары” бір бағытта жазық түртіледі, олардың тік бағыты көлденең жазықтыққа қысылады, нәтижесінде жоғары тазалықтағы баккипапер пайда болады, оған қосымша тазарту немесе өңдеу қажет емес. Керісінше, 1 тонналық химиялық будың жинақталуынан (CVD) алынған МВНТ ұнтағынан баккипапер үлгісі жасалғанда, еріткіштің кез келген қолданылуы пленканың дереу қабынуына және бөлшектік затқа айналуына әкеледі. Қолданылған КНТ ұнтағы үшін, қысым ғана берік баккипаперді жасауға жеткіліксіз болып көрінеді, бұл тікелей өсу әдістемесі CVD КНТ ұнтағында кездеспейтін түтікше-түтікше өзара әрекеттестіктерін тудырады және олар баккипапердің домино түртуі арқылы сақталады. Жақында жаңа, кеңейтілген КНТ пленкасын жасау әдісі әзірленді: Беттік инженерлік лента құю (SETC) техникасы. SETC техникасы лента құюдың басты мәселесін – кептірілген және әдетте жабысқақ КНТ пленкасын тірек субстратынан ажыратуды шешеді. Кемелденген пленкаға қол жеткізу үшін тірек субстраты микропирамидалық тесік құрылымы морфологиясымен жасалуы керек. SETC кез келген коммерциялық түрде қол жетімді көміртек нанотүтіктерінен, ұзындығы, қалыңдығы, тығыздығы және құрамы реттелетін үлкен аудандағы пленкалар өндіреді.

Қасиеттері

Баккипапер болаттан 500 есе мықты болуы мүмкін, салмағы болса одан он есе жеңіл. Жабықтарын жинап, композиттік материал жасағанда осы қасиеттері көрінеді. Электр тогына ұшыраса, баккипапер компьютер мен теледидар экрандарын жарықтандыруға қолданылуы мүмкін. Бұл технология энергияны үнемдеуге, құрылғыны жеңілдетуге және қазіргі катодты сәулелі түтік (CRT) және сұйық кристалды дисплей (LCD) технологияларына қарағанда жарықтықты біркелкі таратуға мүмкіндік береді. Жеке көміртек нанотүтікшелері ең жақсы жылу өткізгіштердің бірі болғандықтан, баккипапер компьютерлер мен басқа да электрондық құралдардың жылуын тиімдірек таратуға арналған жылу өткізгіштерді жасауға ыңғайлы. Бұл электронды миниатюралауды одан әрі дамытуға көмектеседі. Сондай-ақ, бұл материал ұшақтардағы электрондық схемалар мен құрылғыларды электромагниттік кедергілерден қорғай алады, бұл құралдардың жұмысын бұзуы және параметрлерін өзгертуі мүмкін. Сол сияқты, осындай қабықшалар әскери ұшақтарға радиолокациялық жүйелермен анықталатын электромагниттік "сигналын" жасыруға мүмкіндік береді. Баккипапер ауадағы немесе сұйықтықтағы микробөлшектерді ұстап алатын сүзгі мембранасы ретінде де қолданылуы мүмкін. Баккипапердегі нанотүтікшелер ерімейтін және әртүрлі функционалдық топтармен өңделуге болатындықтан, олар белгілі бір қосылыстарды таңдап алып тастай алады немесе сенсор ретінде жұмыс істей алады. Егер оны жеткілікті мөлшерде және экономикалық тұрғыдан тиімді бағамен өндіруге мүмкіндік болса, баккипапер композиттері тиімді бронелік қаптама ретінде қолданылуы мүмкін. Баккипапер жүйке жасушалары сияқты биологиялық тіндерді өсіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Баккипаперді электрлендіру немесе функционалдық өзгерістер енгізу арқылы белгілі бір жасушалардың өсуін ынталандыруға болады. Көміртек нанотүтікшелі баккипапердің Пуассон қатынасын бақылауға болады және ол жасанды бұлшық ет ретінде қолданылатын оксетикалық қасиеттерді көрсетеді. Суперконденсаторлар, литий-ионды аккумуляторлар және ванадийлік ағынды аккумуляторлар үшін электрод материалдары ретінде қолданылады.