Karbono nanotuboen egitura berriak material hibridoekin, propietate nabarmenak aldatzen dituztenak

Karbonoan oinarritutako nanomaterialak, hala nola karbono nanotuboak (CNT), fulerenoak eta grafenoa, interesgarriak dira beren propietate fisiko bereziak direla eta. Ikerketa berri batek nanoegitura hibridoen potentziala aztertzen du eta propietate termiko eta mekaniko esanguratsuak dituen grafeno porotsu CNT egitura hibrido berri bat aurkezten du.

Ikerketa honek erakusten du nola alda daitezkeen grafenozko CNT heteroegitura berrien propietate esanguratsuak CNTren eta grafenoaren berezko antolamendu geometrikoa eta hainbat betegarri apur bat aldatuz.

Grafenozko CNT egitura hibridoen eroankortasun termikoa eta erresistentzia mekanikoa zehaztasunez kontrolatzeko gaitasunak hautagai egokia bihurtzen du hainbat aplikaziotarako, batez ere fabrikazio aeroespazial aurreratuan, non pisua eta erresistentzia funtsezkoak diren.

Karbono nanoegiturak: karbono nanohodiak, grafenoa, fulerenoak

Karbono nanoegiturak eta karbono nanoegitura anitzen nahasketak ikertu dira azkenaldian hainbat sentsore, fotovoltaiko, antibakteriano, energia biltegiratzeko, erregai-pilen eta ingurumena hobetzeko aplikazioetarako hautagai potentzial gisa.

Aztertutako karbono-oinarritutako nanoegitura nabarmenenak CNTak, grafenoa eta fulerenoak direla dirudi. Tamaina oso txikia dutenez, egitura hauek propietate termiko, mekaniko, elektroniko eta biologiko bereziak dituzte.

Nanometro azpiko tartean neurtutako egiturek fisika kuantikoaren lege berezien arabera funtzionatzen dute, beraz, tunel kuantikoa, gainjartze kuantikoa eta korapilatze kuantikoa bezalako fenomeno ez-intuitiboak ustiatzeko erabil daitezke.

Karbono nanohodiak karbonozko hodiak dira eta nanometro gutxi batzuetako diametroa baino ez dute. Karbono nanohodiek eroankortasun elektriko handia erakusten dute eta batzuk material erdieroaleak dira.

Nanoegiturari eta karbono atomoen artean sortzen diren lotura kobalenteen indarrari esker, karbono nanohodiek erresistentzia handia eta eroankortasun termiko handia ere badute.

Karbono nanohodiak material baliotsuak izan daitezke elektronikarako, optikarako eta konpositeetarako, eta karbono zuntzak ordezkatu ditzakete datozen urteetan. Nanoteknologiak eta materialen zientziak ere karbono nanohodiak erabiltzen ari dira beren ikerketetan.

Grafenoa karbono-isomero bat da, hexagonoz osatutako bi dimentsioko sare-egitura batean antolatutako karbono-atomo geruza bakar baten formakoa. 2004an isolatu zen grafenoa lehen aldiz, Andrew Geim eta Konstantin Novoselov zientzialariek Erresuma Batuko Manchesterreko Unibertsitatean egindako esperimentu aitzindari batzuen bidez, eta horri esker Fisikako Nobel Saria irabazi zuten 2010ean.

Harrezkeroko hamarkadetan, grafenoa nanomaterial erabilgarri bihurtu da, erresistentzia, gardentasun eta eroankortasun elektriko handikoa, elektronikan, sentsoreetan eta beste teknologia aurreratu batzuetan aplikazio sorta zabal eta anitzetarako.

llerenoa beste karbono-isomero bat da, denbora batez ezaguna dena. Bere molekula lotura bakun eta bikoitzen bidez lotutako karbono-atomoez osatuta dago, sare itxi edo partzialki itxi batean. Sarea bost, sei edo zazpi atomoko eraztun bati fusionatuta dago.

Fullereno molekulak esfera hutsak, elipsoidalak, tubularrak edo beste hainbat forma eta tamaina izan daitezke. Grafenoa fullereno familiako muturreko kidetzat har daiteke, nahiz eta bere material klaseko kidetzat hartzen den.

Nanoegitura hibridoak

Karbono nanoegitura hauek banan-banan ulertzeko eta karakterizatzeko inbertitutako ikerketa zabalaz gain, zientzialariek bi elementu nanostrukturatu edo gehiago material bakarrean konbinatzen dituzten nanoegitura hibridoen propietateak ere aztertzen ari dira.

Esate baterako,aparrakpropietate erregulagarriak dituzte, eta horrek aplikazio praktikoetarako egokiak egiten ditu, hala nola sandwich egituren diseinua, diseinu biobateragarriak eta erresistentzia handiko eta pisu gutxiko egituren diseinua.

Karbonoan oinarritutako nanoaparrak medikuntzan ere erabili izan dira hezur-kalteak aztertzeko eta hezur-ehuna ordezkatzeko oinarri gisa.

Karbonoan oinarritutako ezti-orratz egiturak lurrun kimiko bidezko deposizioaren (CVD) eta disoluzio-tratamenduaren bidez ekoizten dira. Txinga-plasma sinterizazio metodoak (SPS) ere erabili dira grafenoa aplikazio biologiko eta medikoetarako erabiltzeko.

Horregatik, zientzialariek hiru dimentsioko karbono-aparrezko egiturak egonkortzeko moduak bilatzen aritu dira. Ikerketek erakutsi dute lotura egonkorrak sortu behar direla egitura mota desberdinen artean (karbono-nanotuboak, fulerenoak eta grafenoa), material hau aplikazio sorta zabal baterako nahikoa egonkorra izan dadin.

Nanoegitura hibridoei buruzko ikerketa berriak

Turkiako Istanbulgo Unibertsitate Teknikoko ingeniari mekanikoek egindako ikerketa berri batek lotura kimikoen bidez eratutako nanoegitura hibrido mota berri bat aurkezten du.

Grafenozko CNT egitura porotsuak nanozintetan CNTen inguruan grafenoa antolatuz egiten dira. Karbono nanohodien inguruko grafenozko nanozintaren geruzen antolamendu geometriko desberdinek (karratu, hexagonal eta diamantezko ereduak) propietate fisiko desberdinak behatzea eragiten dute materialan, eta horrek iradokitzen du berrantolaketa geometriko hau erabil daitekeela egitura berriak doitzeko.

Ikertzaileek aurkitu zuten, adibidez, fulerenoekin txertatutako egiturek konpresio-egonkortasun eta erresistentzia nabarmenak erakusten zituztela trakzio-erresistentzia galdu gabe. Karbono nanoegituren antolamendu geometrikoak ere eragin handia izan zuen haien propietate termikoetan.

Ikertzaileek diote nanoegitura hibrido berri hauek abantaila garrantzitsuak eskaintzen dituztela, batez ere industria aeroespazialarentzat. Egitura hibrido hauek dituzten nanoegiturak hidrogenoa biltegiratzeko eta nanoelektronikan ere erabil litezke.