Uhlíkové nanorúrky ako materiál budúcnosti: Ako môžeme využiť jeho výnimočné vlastnosti?
Uhlíkové nanorúrky sa experimentálne používajú vo viacerých oblastiach, no ich prelom sa ešte len blíži.
Výskumníci spoločnosti DexMat predstavili nové uhlíkové nanorúrky Galvorn, ktoré sa vyznačujú spojením mimoriadne vysokej elektrickej vodivosti a flexibilitou polymérových alebo textilných vlákien.
Ide o materiály s veľkým povrchom, čo je vhodné pre použitie v odbore nositeľnej elektroniky či medicínskych prístrojov. Ako vedci vysvetľujú, ich uhlíkové materiály sú vhodné pre výrobu elektród. Uhlíkové nanorúrky sú alotropické modifikácie uhlíka, ktoré majú valcovitý tvar.
Objavené boli v roku 1980 a postupne našli uplatnenie v priemyselných odvetviach. Medzi ich najväčšie výhody patrí to, že sú silnejšie ako oceľ, no majú len šestinu jej hmotnosti. Zároveň sa vyznačujú mimoriadnymi tepelnými a vodivými vlastnosťami. Rovnako sú výbornými vodičmi, pretože sa v nich elektróny môžu pohybovať takmer voľne. Dnes sa uhlíkové nanorúrky používajú v niekoľkých odvetviach, napríklad v elektronike, optike a nanomedicíne.
Ako sme už naznačili vyššie, spoločnosť DexMat vidí budúcnosť ich materiálov aj v odbore nositeľnej elektroniky. Už niekoľko rokov výskumníci z celého sveta hľadajú spôsob, ako by mohli ľudské telo využiť ako „biologickú batériu“. V tomto smere urobili progres napríklad aj vedci z University of Colorado Boulder. Vo svojej práci z roku 2021 predstavili zariadenie, ktoré by sme mohli nosiť na prste ruky alebo ako náramok.
Základným predpokladom takejto nositeľnej elektroniky je, aby sa zariadenie dotýkalo pokožky. V tomto smere by mohli byť uhlíkové nanorúrky vhodným materiálom, ako využívať energiu vytvorenú ľudským telom.
Neprehliadnite
Materiál schopný zmeniť svet
V oblasti medicíny sa uhlíkové nanorúrky experimentálne používajú na prenos liečiv a zobrazovanie nádorov. Vďaka ich špecifickým vlastnostiam, presnejšie vysokej absorpcii, majú schopnosť absorbovať svetlo z oblasti blízkej infračervenému žiareniu. Následne vyrábajú teplo schopné usmrtiť rakovinové bunky. Výskumy však zistili aj to, že kyselina listová naviazaná na uhlíkových nanorúrkach dokáže zabezpečiť ich špecifické naviazanie na nádorové bunky. Rozlišujeme dva základné typy uhlíkových nanorúrok, jednostenné a viacstenné, pričom tie jednostenné majú priemer 100-tisíc násobne menší ako je šírka ľudského vlasu.
Uhlíkové nanorúrky majú obrovský potenciál aj do budúcnosti. Viacerí vedci naznačili, že sila a flexibilita tohto materiálu môže pomôcť pri ovládaní iných nanoštruktúr, základ pre vývoj nanotechnológií. V budúcnosti by sme tak mohli vidieť batérie, supervodiče či fotovoltaické zariadenia vyrobené z uhlíkových nanorúrok. Viacerí experti vidia uhlíkové nanorúrky ako cestu k miniaturizovaniu elektronických zariadení.
V praxi možno vidieť použitie uhlíkových nanorúrok aj na experimente, počas ktorého vedci vytvorili funkčnú batériu pomocou 3D tlače. Čelili však viacerým nástrahám. Jednou z nich bolo to, že polyméry používané v tomto druhu tlače nie sú iónové vodiče. Na to, aby získali vodivosť, tím vedený Christopherom Reyesom a Benjaminom Wileym použili roztok elektrolytu a zároveň pridali grafénové a uhlíkové nanorúrky, aby zvýšili vodivosť. Po týchto modifikáciách sa podarilo vytlačiť funkčnú batériu.
Komentáre