Stillwater, Oklahoma (VS) – Koolstofnanobuizen die tussen lagen polymeren geplakt zitten, vormen een composietmateriaal dat zes keer sterker is dan conventionele composieten van koolstofvezels.
Het multilagenpakket dat een internationaal team van wetenschappers onder leiding van Nicholas Kotov van de Oklahoma State University maakte met koolstofnanobuizen is niet alleen licht van gewicht en enkel van organische materialen gemaakt, maar ook ijzersterk.
Koolstofnanobuizen zijn holle cilindrische buizen van enkele nanometers breed en enkele duizenden nanometers lang die enkel uit koolstofatomen bestaan. Het maken van een stevig composietmateriaal van deze buisjes is echter moeilijk. Vezels zitten voor de stevigheid in een ‘matrix’ van een vaste stof, zoals bijvoorbeeld glasvezels in een polymeer verpakt zijn. Maar als nanobuizen gemixt worden met polymeren vervormen ze over het algemeen tot nutteloze brokken materiaal. Vermindering van het aantal nanobuizen zorgt voor een betere mix, maar maakt het materiaal wel zwakker.
Kotov en zijn collega’s omzeilden dit probleem door het materiaal in laagjes te maken. Zij dompelden een plaatje glas of silicium om beurten in een bakje met nanobuizen en een oplossing van polymeren. Na elke dompelbeurt verwijderden zij het overschot aan materiaal van het oppervlak alvorens aan de volgende dompelstap te beginnen. Op deze manier ontstaan er geen verbindingen die de nanobuizen vervormen en behoudt het materiaal zijn sterkte. Extra sterkte verkregen zij door chemische groepen aan de nanobuizen toe te voegen, die banden vormen met het polymeer als het materiaal opgewarmd wordt.
Na verwijdering van het glasplaatje blijft een membraan over dat vijftig procent nanobuizen bevat. Dit membraan van vezels is net zo sterk als de keramische materialen die gebruikt worden voor snijgereedschap, vliegtuigmotoren en ruimtevaartapplicaties.
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
Sonja Jacobs
