Впервые сплетено волокно из нанотрубок нитрида бора

Макроскопическое волокно из экзотического сверхпрочного материала было получено специалистами исследовательского центра Лэнгли (Langley Research Center), лаборатории Джефферсона (Thomas Jefferson Lab) и Национального аэрокосмического института США (NIA).

Новое волокно на фоне монеты в двадцать пять американских центов (фото Jefferson Lab, DOE).

Ранее учёным удавалось создать лишь относительно короткие и мягкие борнитридные нанотрубки (boron-nitride nanotube). "Теперь же мы разработали технологию, которая позволила получить высококачественные: с хорошей кристаллизацией и достаточно длинные", — рассказывает один из авторов работы Майк Смит (Mike Smith).

В нынешнем эксперименте материаловеды использовали созданный ими самими метод получения необычных нанотрубок, который назвали pressurized vapor/condenser method, или PVC-метод.

Суть его в следующем. Внутри камеры, наполненной газообразным азотом, находится мишень, которую освещает луч лазера. Поначалу использовался лазер на свободных электронах лаборатории Джефферсона, однако позже его было решено заменить на коммерческий лазер для сварки, так как он давал лучший результат.

Лазерный луч испаряет вещество мишени, создавая облачко атомов бора. Затем внутрь него помещается тонкая охлаждённая металлическая проволока, на которой из пара осаждаются капли жидкого бора. Они соединяются с азотом из атмосферы камеры и самостоятельно собираются в борнитридные нанотрубки.

Вся эта похожая на вату масса легко поддаётся скручиванию в нити. В результате получаются волокна, толщина которых около миллиметра, а длина может составлять несколько сантиметров.

"Получаемый материал чем-то напоминает обычную шерсть. Это означает, что в будущем нанотрубки при помощи давно используемых технологий можно будет легко "упаковать" в бронежилеты или солнечные батареи, а также использовать в других целях", — говорит в пресс-релизе лаборатории инженер Кевин Джордан (Kevin Jordan). Отметим, что уже не раз учёные рапортовали о рекордной твёрдости различных модификаций нитрида бора.

Исследование, проведённое просвечивающим электронным микроскопом, показало, что перед учёными нанотрубки небольшого диаметра (порядка нескольких микрометров), многослойные, обычно с двумя-пятью стенками (однако встречаются и однослойные представители).

В дальнейшем американцы собираются изучить свойства нового материала и, конечно же, определить, где его применение даст наилучший результат (пока рассматриваются медицинские, энергетические и аэрокосмические перспективы). Кроме того, необходимо продумать и, возможно, улучшить технологический процесс массового производства борнитридных нанотрубок.

Видео, демонстрирующее процесс получения нового материала, можно посмотреть здесь (AVI-файл, 4,5 мегабайта). Читайте также статью авторов открытия, опубликованную в журнале Nanotechnology.