Российские ученые создали более прочный гибридный наноматериал из углерода
Гибридные сети, состоящие из углеродных нанотрубок и графена, превосходящие по твердости и проводимости обычные нанотрубки, создала группа исследователей из нескольких российских институтов в рамках проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), сообщает 12 августа пресс-служба фонда.
Научная группа в составе физиков из Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники», Первого Московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова, Научно-производственного комплекса «Технологический центр» (Москва), Института нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук (Москва) и Саратовского национального исследовательского государственного университета разработали технологию создания гибридных наноструктур на основе углеродных нанотрубок и графена, которые в полтора раза тверже, чем обычные нанотрубки, и обладают почти вдвое лучшей электропроводностью.
Для создания гибридных сетей ученые использовали однослойные и многослойные нанотрубки. Первые имели стенки толщиной в один атом углерода, вторые состояли из нескольких однослойных нанотрубок, вложенных одна в другую.
Чтобы определить, какая смесь нанотрубок с графеном будет обладать наибольшим запасом прочности, испытывались четыре типа образцов: первый — с напылением на подложку тонкой пленки из однослойных нанотрубок, второй — тоже с напылением, но из многослойных нанотрубок. В третьем и четвертом образцах напыление выполнялось смесью графена и одного из типов нанотрубок. После напыления образцы подвергались наносварке лазерным излучением, которое подавалось короткими импульсами, чтобы материалы прочно соединились химическими связями.
Испытания образцов показали, что хотя сварка и приводила к некоторым дефектам на обработанной таким образом поверхности образцов, после нее их твердость увеличивалась, и при этом твердость образцов со смесью нанотрубок и графена увеличилась гораздо больше.
Так, пленки из однослойных нанотрубок и графена были в 1,4 раза, а многослойных — в 1,5 раза тверже образцов из чистых материалов. Изменилась в большую сторону и электропроводность пленок — гибридные наноструктуры проводили электрический ток соответственно в 1,8 и в 1,4 раза лучше.
Такой эффект можно бъяснить тем, что между нанотрубками и графеном возникает большое число химических связей, делающих материал более прочным, а кроме того, создается особая проводящая электроны сеть.
«Наше исследование показало, что высокие прочность и электропроводность гибридных материалов позволят использовать их в наноэлектронике, а также в качестве компонентов различных устройств биоэлектроники, так как они помогут повысить точность и скорость их работы», — рассказала руководитель проекта, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник отдела математического моделирования СГУ им. Н. Г. Чернышевского Ольга Глухова.
Результаты своих исследований ученые опубликовали 27 июля в журнале Nanomaterials.
Следующий этап их работы будет состоять в исследовании возникающих в гибридном наноматериале связей, чтобы найти пути для улучшения его характеристик, заключила руководитель проекта.
Ранее ИА Красная Весна сообщило о мембране для акустических динамиков с высоким качеством звука, впервые созданной специалистами Научно-производственного Центра инноваций «КБ-ГРУПП» полностью из нанотрубок.
