微小的气泡卡扣碳纳米管,如树枝

什么是比钢更强的100倍,同时六分之一,可以像小树枝一样啪的一声?答案是碳纳米管 - 米饭大学科学家的新研究,并在液体中经受超声振动时,精确学习的纳米材料的微小。

“我们发现这位旧的谚语”我会休息但不是弯曲“并没有在微米和纳米级上持有,”该研究领导科学家Matteo Pasquali米饭工程研究员Matteo Pasquali表示,在本月在全国的诉讼程序中出现科学院。

碳纳米管 - 纯碳的中空管随着DNA的一股宽度 - 是纳米技术最多的材料之一。十多年来,科学家们使用超声波振动来分离并准备实验室中的纳米管。在新的研究中,Pasquali和同事展示了这个过程的工作原理 - 以及为什么它是对长纳米管的损害。这对于想要制作和学习长纳米管的研究人员来说很重要。

“我们发现长期短的纳米管在超声处理时表现得非常不同,”化学和生物分子工程教授和大米化学的Pasquali说。 “较短的纳米管延伸,而较长的纳米管弯曲。这两种机制都会导致破碎。“

在20多年前发现,碳纳米管是纳米技术的原始奇迹材料之一。他们是击球表兄弟,这是1985年在水稻发现的粒子有助于启动纳米技术革命。

纳米管可用于涂漆电池和传感器,诊断和治疗疾病,以及电网中的下一代电力电缆。在米饭的纳米级科学和技术研究所发现了纳米管的许多光学和材料特性,并在研究所的名称中发现了第一墙纳米管的第一个大型生产方法,是Richard Smalley。

“在液体中加工纳米管是工业上重要的,但它很困难,因为它们倾向于聚集在一起,”Co-Transion Micah Green说。 “这些纳米管团块不会溶于普通溶剂,但超声处理可以分离这些丛以分离,即分散,分散纳米管。”

新种群的纳米管可以比宽度长一千次,虽然超声处理在分解丛中非常有效,但它也使纳米管更短。事实上,研究人员已经开发出一个称为“权力法”的等式,描述了这种缩短的戏剧性多么戏剧性。科学家们输入了超声处理的超声波力量和样本将超声处理的时间,并且权力法告诉他们将生产的纳米管的平均长度。纳米管作为电源和曝光时间增加得更短。

“问题是,有两种不同的动力法与单独的实验结果相匹配,其中一个人产生的长度比另一个更短,”Pasquali说。 “这不是一个是正确的,另一个是错误的。每个人都经过实验验证,所以这是一个理解为什么。 Philippe Poulin首先暴露于文学中的这种差异,并在三年前访问他的实验室时给出了我的注意力。“

为了调查这种差异,PASQUALI和研究共同作者Guido Pagani,Micah Green和Poulin旨在准确地模拟纳米管和超声泡之间的相互作用。他们的电脑型号,在大米的CRAY XD1超级计算机上运行,​​使用了流体动力学技术的组合来精确模拟交互。当团队运行模拟时,他们发现较长的管子与较短的对应物表现得非常不同。

“如果纳米管短,则一端将被坍塌的气泡放下,使得纳米管朝向气泡的中心对齐,”Pasquali说。 “在这种情况下,管不弯曲,而是伸展。此前已经预测了这种行为,但我们也发现长的纳米管道发生了意外。该模型显示折叠气泡如何从中间向内延长纳米管,弯曲它们并像树枝一样捕捉它们。“

PASQUALI表示,该模型展示了两个动力法则如何正确:一个是描述一个影响较长纳米管的过程,另一个描述了影响更短的过程。

“帕萨奎拉说:”这需要一些灵活性来了解正在发生的事情。 “但是,结果是我们对纳米管超声处理时会发生什么的非常准确的描述。”

研究共同提交人包括Pagani,以前是米饭的访问学者,他将超声处理过程作为他硕士论文研究的一部分;绿色,德克萨斯科技大学的一位教师的米饭,埃斯威斯·斯蒂韦尔 - Welch博士后研究员;和Poulin,Center National de La Recherche Scientifique和Bessac大学的教师在法国的科学主任和教师。

该研究得到了科学研究的空军办公室,空军研究实验室,Welch基金会埃文斯·韦尔奇奖学金计划,国家科学基金会,Cray,AMD,大米的肯尼德信息技术研究所和德克萨斯理工大学高性能计算中心。



本新闻稿中的材料来自于始发的研究组织。可以为样式和长度编辑内容。有一个问题? 让我们知道.

订阅

每天早上有一封电子邮件,我们的最新帖子。从医学研究到空间新闻。环境的环境。技术物理学。

感谢您的订阅。

出问题了。