Pigūs anglies nano vamzdelių lakštai – jau realybė

Naujai įsikūrusi bendrovė Nanocomp anonsavo pradėjusi anglies nano vamzdelių pluošto gamybą, o tai savo ruožtu reiškia nano technologijų pramonės gimimą ir išėjimą į plačiuosius rinkos vandenis. Tačiau kol kas gamybos technologija nėra tobula, tad ir produkcijos apimtys yra minimalios.

Anglies nano vamzdeliai – tai tarsi fantastinė medžiaga apie kurią svajojo mokslininkai iš viso pasaulio. Itin aukštas elektrinis ir šiluminis laidumas, mažas atspindimos šviesos kiekis, didelis tvirtumas ir atsparumas ugniai lėmė, kad anglies nano vamzdeliai yra viena iš didžiausią panaudojimo potencialą turinčių medžiagų nanotechnologijų srityje.

Kad ir kokias plačias pritaikymo galimybes turėtų šioji medžiaga, jos praktinis panaudojimas „už laboratorijos ribų“ buvo tik fantastiniai mokslininkų lūkesčiai. Taip yra dėl to, kad anglies nano vamzdelių auginimas yra itin sudėtingas ir unikalios aparatinės įrangos reikalaujantis procesas. Na, o norint šiuos vamzdelius panaudoti pramonėje, reikia iš jų suformuoti tankų ir plika akimi matomą pluoštą, kurio gamyba yra taip pat pasižymi dideliu keblumu. Tą padaryti yra pavykę ankščiau, kas leido dar labiau ištirti angleis nano vamzdelių pluošto galimybes.

Nju Hampšyro (New Hampshire) valstijoje (JAV), įsikūrusi kompanija Nanocomp Technologies pranešė pradėjusi beprecedenčio lygio lakštų sudarytų iš anglies nano vamzdelių gamybą. Naudojant anglies nano vamzdelius, kurių matmenys skaičiuojami milijardosiomis metro dalimis, kompanijai pavyko pagaminti 1 x 2 m. plokštes. Dar daugiau – Nanocomp žada, kad ateinančios vasaros pabaigoje jie gebės gaminti net trijų kvadratinių kilometrų ploto lakštus.

Anglies nano vamzdelių lakšto dydžio palyginimas –>

Įmonės atstovai teigia, kad nano vamzdelinės medžiagos, kuri būtų visiškai tinkama praktiniam panaudojimui, lengvesnės gamybos laukimo dienos baigėsi. Kompanija mato nano vamzdelinės žaliavos galimybes ir ketina rimtai apsiimti didelio kieko gamybos apimtimis. Tačiau sudėtingiausias etapas šiame procese yra minėtųjų anglies nano vamzdeliu auginimas. Norint suformuoti visavertį pluoštą, būtina išauginti tam tikro dydžio vamzdelius. Nanocomp, apsiima 1 mm dydžio vamzdelių gaminimu. Naudojant įslaptintą procedūrą, yra paimamas anglies šaltinis, kaip antai etanolis ar metanolis, ir įkaitinamas iki tam tikro šiluminio lygio. Vėliau aukštos temperatūros skystis yra tekinamas pro nano-dalelių katalizatorių, kuris, kaip mano ekspertai, yra sudarytas iš nikelio oksido, kobalto ar geležies. Anglies molekulės aukštoje temperatūroje reaguodamos su katalizatoriumi suformuoja vamzdelius.

Kebliausia užduotis šiame gamybiniame procese buvo prižiūrėti ir išlaikyti itin didelį katalizatoriaus kiekį bei jo fizikines savybes, kad sąlygos būtų visiškai palankios milimetro vamzdeliams augti. Kad tai pasiektų, Nanocomp specialistai naudoja itin pažangias kompiuterines valdymo technologijas, kurios atsakingos už daugiau nei trisdešimties parametrų valdymą. Temperatūra, jos nuolydis, dujų nuotėkis bei cheminio mišinio koncentracijos kontrolė – tai tik maža dalis realiu laiku stebimų ir valdomų katalizatoriaus savybių. Toks preciziškas stebėjimas mokslininkams leidžia pasirinkti norimo dydžio ir tam tikrą sienų skaičių turinčius vamzdelius.

Pagaminti anglies nano vamzdelių pluoštai yra atsitiktine tvarka montuojami tarpusavyje taip sukuriant galutinius lakštus. Šie lakštai pasižymi ypatingu tvirtumu ir tamprumu ir geba atlaikyti 200 – 500 megapaskalių slėgį (aliuminis taip pat gali atlaikyti 500 megapaskalius). Dar daugiau – netolimoje ateityje kompanija ketina pereiti prie organizuoto pluoštų montavimo, kas leistų lakštams suteikti dar didesnio tvirtumo – jie sugebėtų „išgyventi“ iki 1200 megapaskalių spaudimą.

Mašina, kodiniu pavadinimu „Big Box“. Joje vyksta nano vamzdelinio pluošto gamyba –>

Nanocomp bendrovės įkūrėjas ir vadovas Pyteris Antoinete (Peter Antoinette) komentuodamas kompanijos gamybos apimtis ir ateities planus, pareiškė, kad sulaukė itin daug susidomėjimo iš įvairiuose pramonės sektoriuose veikiančių įmonių. Mobiliųjų telefonų ir kitų telekomunikacijos priemonių gamintojai išreiškė itin didelį susidomėjimą anglies nano vamzdelių pluoštu, nes pastaroji medžiaga aparatus galėtų apsaugoti nuo trikdančiųjų GSM tinklo bangų, kadangi anglies nano vamzdelių pluoštas yra ypatingai atsparus elektromagnetinei interferencijai. Medžiagos naudojimas galėtų pagerinti ne tik priimamo ir siunčiamo garso kokybę telefonuose, bet ir pasitarnauti nešiojamuosiose, UMPC, bei delniniuose kompiuteriuose kaip ideali medžiaga šių įrenginių procesorių, lustų rinkinių bei kitų komponentų išskiriamos šilumos išsklaidymui, bei jau minėtųjų pašalinių elektromagnetinių bangų absorbcijai. Medžiagos panaudojimas vien tik tuo nepasiriboja – dideliu tankiu sudėlioti nano vamzdeliai gali pasitarnauti kaip galingos antenos gebančios priimti ir išsiųsti bevielės duomenų perdavimo technologijos signalus (radijo bangas).

Dideliu tankiu išdėstyti vamzdeliai

Galiausiai Nanocomp nano vamzdelių medžiagą nori naudoti specialiuose mišiniuose, kurie pakeistų senuosius anglies mišinius. Pastarieji yra ypač plačiai naudojami aviacijoje, pavyzdžiui Boeing 747 keleivinių lainerių statybai, tačiau turi vieną neigiamą aspektą – jie nepraleidžia elektros srovės. Tai lėktuvo korpusui suteikia didelį pažeidžiamumą padidėjusio audringumo skrydžiuose, kuomet viršutiniuose stratosferos sluoksniuose vyksta elektros išlydžiai – kitaip žinomi žaibų vardu. Anglies nano-vamzdeliniai medžiagos mišiniai galėtų sėkmingai nukreipti žaibus į nepavojingas lėktuvo korpuso vietas, taip nepažeidžiant jo elektronikos sistemų.

Antoinete pasakodamas apie jų gaminamos medžiagos praktinio panaudojimo galimybes išdėstė dar vieną sritį, kurioje anglies nano vamzdeliai galėtų sukelti perversmą – tai kosmoso aviacija. Šioje industrijoje nuo pat 1850-ųjų metų kosminiuose laivuose bei kituose aukštutiniuose atmosferos sluoksniuose skirtuose skraidymo aparatų elektronikos sistemose, laidininkų gamybai buvo naudojamas grynas varis. Nano vamzdeliai, anot mokslininko, būtų idealus pakaitalas šiam metalui, dėl jau minėtojo didelio elektros laidumo, bei žymiai mažesnio svorio – skraidymo aparatai būtų ne tik efektyvesni naudojamos elektronikos našumo atžvilgiu, bet ir tobulesni aerodinaminiu aspektu. Lyginant išleistų lėšų kiekį variui Boeing 747 lėktuvo gamybai su galimomis išlaidomis naudojant nano vamzdelius, lėktuvo savikaina sumažėtų ko ne per pus.

Didžiosios aviacijos kompanijos – Boeing, Lockheed Martin ir Northrop Grumman jau parodė didelį susidomėjimą naująja medžiaga bei plačiomis jos panaudojimo galimybėmis ir netgi pasirašė bendradarbiavimo sutartis su Nanocomp įmone, kuriose ji įvardijama kaip vienintelis tiekėjas. Aviacijos gigantai jau sulaukė pirmųjų bandomųjų medžiagos siuntų na, o bendrovė ketina plėsti ir tobulinti savo gamybą, mažinti jos kaštus ir visu pajėgumu veikti jau 2012-aisiais metais.

Deividas Lešmoras (David Lashmore), vienas iš Nanocomp įkūrėjų ir Vyriausiasis Technologijų Vadovas, atsakingas už medžiagos gamybinį procesą ir galutinių produktų kokybę, drauge su Robertu Dynu (Robert Dean), vienu pagrindiniu inžinerijos profesorių Darmuto Universitete (Dartmouth College) pasidalino savo žiniomis su Pyteriu Antoinete, kad pradėtų jaudinantį projektą, kuris išsirutuliojo iki visavertės įmonės įkūrimo. Verslo pradžioje vyrukai sulaukė 2,5 milijono JAV dolerių paramos iš Jungitnių Amerikos Valstijų Armijos ir „Smulkaus Verslo Inovacijų Tyrimų“ dotaciją iš JAV Oro Pajėgų. Kompanija ir toliau plečia privačių investicijų tinklą taip didindama bendrąsias savo pajamas. Norėdama savo verslą apiforminti visiškai legaliai, įmonės atstovai pasirašė išskirtinę licencijos sutartį su IBM, dėl šios korporacijos vedamo viensienių nano vamzdelių gamybos proceso. Su daugiau nei 16 skirtingų patentų, kompanija taip pat pasirūpino savo ateities perspektyvomis ir šviesia ateitimi nanotechnologijų rinkoje.

Parengta pagal DailyTech (http://www.dailytech.com/ ) informaciją. Naudotos iliustracijos iš Nanocomp Technologies kompanijos archyvo.