Российские ученые прокачали углеродные нанотрубки

В Сколтехе разработали быстрый метод химической обработки пленок из углеродных нанотрубок, который легко интегрируется в технологию изготовления и надолго улучшает их свойства. Именно свойствами эти пленки и хороши: они гибкие, тянутся, легкие, имеют высокую проводимость и многое другое. Их можно применять экранах, в том числе в сенсорных, в модуляторах, антеннах, а также использовать для производства солнечных батарей.

Раньше прозрачные электроды — ключевые элементы солнечных батарей и других устройств — делали из хрупкого и неэкологичного оксида индия-олова. Ученые утверждают, что на замену ему пришли углеродные нанотрубки, которые дополнены небольшим количеством других веществ и дают лучшее сочетание свойств (проводимости, прозрачности и гибкости). Трубки представляют собой графитовые слои цилиндрической формы. По размеру почти как волос, но тоньше.

Пока технологии не позволяют изготовить углеродные нанотрубки такого качества, чтобы они имели необходимые характеристики в чистом виде. Поэтому исследователи пытаются отрегулировать свойства путем добавления примесей. Но так или иначе тонкие пленки нанотрубок могли иметь лишь два свойства из трех одновременно: повышение проводимости, прозрачность пленки и устойчивость эффекта. Ученым приходилось выбирать, чем пожертвовать.

Теперь они решили эту проблему и получили все три свойства в одном материале за счет газообразного диоксида азота. Это вещество просто интегрировать в существующие технологические цепочки синтеза. Эффект от «добавки» за короткое время снижается в полтора раза (ученые отмечают, что это незначительно), после чего стабилизируется. В то же время у нынешнего материала-чемпиона — тетрахлороаурата — эффект снижается втрое.

Пленки с дополнением диоксидом азота могут использовать в фотовольтаике, сенсорных дисплеях и других интерактивных поверхностях, ожидают исследователи. Такие электроды будут биосовместимы, поэтому их можно будет применить в имплантируемых устройствах.

Углеродным нанотрубкам в течение нескольких лет и даже десятилетий прочили большое будущее с повсеместным внедрением во всех сферах. Частично ожидания ученых сбылись. Нанотрубки сейчас действительно применяют, например, для улучшения строительных материалов, в химической промышленности, в медицине для транспортировки лекарств и борьбы с онкозаболеваниями (они буквально убивают раковые клетки). Но потенциал у этих маленьких цилиндров еще шире, поэтому ученые по всему миру продолжают исследования в этой области.

Мировой объем рынка углеродных нанотрубок должен составить 24 миллиарда долларов к 2029 году, ожидают в Exactitude Consultancy. Три главные сферы применения по версии аналитиков следующие: электроника и полупроводники, хранилища энергии, химические материалы и полимеры. Рынок будет расти в основном благодаря повышенному спросу на печатные платы и полупроводники. Сейчас его объем составляет 6,5 миллиардов долларов, подсчитывал Mordor Intelligence.