Японскими учеными создана резина из нанотрубок, остающаяся эластичной при экстремальных температурах - Гранит науки - 2010-12-13

Вязкоупругий материал, о котором сообщил в начале декабря журнал Science, сохраняет свои свойства в широком диапазоне температур от -196 до 1000 градусов по Цельсию. Обычно резиновые материалы при высокой температуре плавятся, а при низкой становятся хрупкими. Вязкоупругие материалы ведут себя как плотные жидкости (например, мед), но при этом они способны к обратимой деформации, подобно резиновой ленте. Одним из примеров такого материала служит полимерная пена, принимающая любую форму в зависимости от того, куда ее поместили, но возвращающаяся к своей первоначальной форме при извлечении из ограниченного пространства. Вязкоупругость свойственна многим аморфным и полукристаллическим полимерам, биоматериалам, кристаллам и даже некоторым металлическим сплавам. Углеродные нанотрубки представляют особый интерес в связи с тем, что они выдерживают огромные натяжения и обладают очень высокой электропроводностью. Исследователи из Национального Института Передовой Науки и Технологий (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) в Цукубе под руководством доктора Мин Сюя (Ming Xu) продемонстрировали еще одно исключительное свойство нанотрубок – вязкоупругость сделанного из них материала в широком температурном диапазоне.

Новая «нанотрубчатая» резина представляет собой сеть из соединенных случайным образом одно-, двух- и трехстенных углеродных нанотрубок. Японские материаловеды добились такой структуры, начав весь процесс с осаждения металлического катализатора на силиконовом субстрате. Частицы этого катализатора действуют как зерна или центры роста нанотрубок, источником углерода для которых является этилен. Капля воды в количестве 100-200 частей на миллион в реакционной смеси стимулирует рост нанотрубок в длину вверх. Но некая предварительная обработка катализатора, проведенная авторами, вызвала уменьшение плотности нанотрубок, что привело к образованию спутанной сети длинных трубок, которые, по словам Сюя, подобны «лианам в джунглях». Ни одна из этих нанотрубок не может держаться вертикально сама по себе, а потому по мере роста на субстрате они опираются друг на друга. Так получается трубчатая сеть, элементы которой удерживаются между собой силами межмолекулярных взаимодействий, силами Ван дер Ваальса. Авторы считают, что сеть стабильна в широком диапазоне температур благодаря рассеянию энергии, которое происходит от соприкосновения трубок друг с другом. Кроме того, углеродные нанотрубки термоустойчивы сами по себе. Сделанная из них нанорезина – когда ее производство будет доступно в промышленных масштабах - может иметь разнообразные применения от подошв для спортивной обуви до покрытия отправляющихся в космический холод межпланетных кораблей и отделки высокотемпературных вакуумных печей.