There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Nanoscale Multifunctional Material: Inspirerade Hierarkiska Arkitekturer för Natur

Professorn Sharmila M. Mukhopadhyay, Direktör, Centrerar för Nanoscale Multifunctional Material, den Wright Delstatsuniversiteten,
Motsvarande författare: smukhopa@wright.edu

Inledning

Den största variationen av effektiva och eleganta multifunctional material ses i naturliga biologiska system, som uppstår mycket sällan i det enkla geometriskt formar av traditionella konstgjorda material. För involverade bio-material ytbehandla-ha kontakt in släkt bearbetar, geometrier gäller vanligt capillaries, dendrites, hår eller fena-något liknande tillbehör som stöttas på större substrates. Den kan vara välgörande till införlivat liknande hierarkiskt strukturerar i designen, och fabriceringen av multifunctional syntetmaterialmaterial, som gäller, ytbehandlar känsligt fungerar liksom avkänning, reactivity, transport den lagring för laddning termisk/elektrisk, eller spänningsöverföringen.

Om en var att välja, strukturerar en basera som är materiell för att skapa som är sådan, graphitic kol som kanske ska, är det mest mångsidig. Sexhörnigt täcker av kol sp2 kan ha aldrig tidigare skådad mekanisk elektrisk och termisk conductivity för styrka, inom det plant, men den svagare förbindelse-styrka och conductivitiesdet normala till hyvlar. Därför kan rekvisitan av graphene baserade heltäckande ofta dikteras av släktingriktningen av det sexhörnigt hyvlar i de total- heltäckandea.

Bland grapheme-baserat olikt strukturerar, kan kol (CNT)nanotubes vara passande byggande kvarter för det biomimetic hierarkiskt strukturerar, tack vare deras geometri och dimensionerar. Dessutom finns det rimligt bevisar i litteraturen1,2 som många av deras elektriska, termiska, mekaniska och magnetiska rekvisita kan anpassas kontrollerar though av radien, chiralityen, helicity, och att stapla det kan, i sin tur, kontrolleras till och med processaa parametrar.

Nya Framflyttningar

Viktigt försök riktas i laboratorium för Dr. Mukhopadhyays för att fabricera och förstå material som gäller multipellängdfjäll och funktionsdugligheter. Detta granskar ska fokuserar på kolnanotubes som fästas på större graphitic heltäckande, som kan spänna från den enkla lägenhetgrafiten till komplext cell- skummar efteratt ha interconnected porositet.

Poröst cell- strukturerar kan uppföra lika lättvikts- heltäckande som ger ytbehandlar markant higher, område som jämförs för att pressa samman. Beroende av vad fästas på deras, ytbehandlar eller vilken matris infiltreras i dem, dessa kärnar ur strukturerar kan föreställa sig i en bred variation av ytbehandlar - aktivdelar eller netto-Shape komposit. Om nanotubes kan fästas i porna, kan ytbehandlaområdet inom det givna utrymmet ökas av flera beställer av storlek, därmed ökande potencyen av önskat något ytbehandlar funktionsduglighet3.

Detta begrepp kan låta rättframt, men till mycket för en tid sedan, fanns det några etablerade tillvägagångssätt för att skapa starkt fäste nanotubes på ojämna porösa material. Nya utvecklingar i denna grupp har gjort denna möjlighet, tack till ett precursornano-lagrar av den reactive oxiden3-5 som kan skapas i mikrovågplasma. Detta öppna övre möjligheten av att ta ett funktionellt materiellt av några formar och storleksanpassar, och fästa ytbehandlar nanotubes på dem för ökat funktionsduglighet. Figurera shows 1 avbildar av CNT som fästas på poröst graphitic, skummar erhållande av detta processaa.

Figurera 1. Hierarkiskt poröst kol som skapas, genom att fästa nanotubes på microcellular, skummar. Avbildar på olika förstoringar: (a) 50X (b) 500X (c) 20.000 X och (D) 150.000 X.

Kärna ur infiltreras med en matris som är materiell liksom epoxy, det överskott mellan två ytor området, orsakar viktig förhöjning i interlaminar styrka mellan tvåna arrangerar gradvis, När denna typ av skummar. Figurera 2 mekaniska shows testar resultat på skumma-epoxy komposit som skapas med och utan CNT-tillbehöret. Stamgästen skummar bildar en bräcklig komposit som splittrar i kompression, men CNT-fäste skummar bildar en ductile komposit som låter omfattande plast- deformering. Dessa skummar material testas nu som möjlighetmaterial till byggnadsställning för biomedicalkomposit.

Figurera 2. Testa för Kompression av skumma-epoxy sammansatt prov: jämförelsen av skummar med och utan CNT-tillbehöret. spänning-anstränga täppor, (b) (a) fotograferar av untreated skumma-epoxy komposit, når du har testat (den bräckliga komposit krossas lätt), (b) fotograferar av komposit som göras med CNT-fäst, skummar, når du har testat (markant mer tuff komposit som deformerar, utan att bryta). Alla testar tar prov hade start dimensionerar av kuben för en mm 6X6X6.

Figurera 3 showsbenceller som odlas på dem. Avbilda analyser, och biologiska analyser indikerar att CNT-tillbehöret resulterar i högre täthet av benceller som har förbättrat biologiskt fungerar. Sedan grafiten är mycket biocompatible, kan dessa typer av hierarkiska cell- komposit vara lovas kandidater för framtida biomedicalimplantat.

Figurera 3. Bena ur celler som odlas på, skummar: (a) ElektronMikroskopet avbildar visningceller växer väl på kol skummar att befläcka för Cell (b) avbildar visning specificerar av nucleina (blått) och Cytoplasm (rosa färg).

Förutom sammansatt bildande med matrismaterial ytbehandlar av dessa strukturerar kan functionalizeds som behövt för electrochemical och andra ytbehandla-känsliga applikationer. Figurera 4 shows som nanoparticles av Pd som fästas på CNT-fäst, strukturerar att resultera i miniatyrheltäckande med ovanligt electrochemical aktivitet för kick. Dessa strukturerar testas för vätelagring och bevattnar för närvarande purification.

Figurera 4. Palladiumnano-partiklar som fästas på CNT-skumma som är materiell av Figure 1. Detta strukturerar aktivitet för kick för shows ovanligt katalytisk och har många potentiella applikationer.

Fostra Naturen har alltid använt hierarkiskt strukturerar liksom capillaries, och dendrites till förhöjning ytbehandlar område och släkt funktionsduglighet av bosatt apparater I summariskt. Materiella forskare är precis början som använder detta begrepp, och att skapa strukturerar, var nanotubes kan fästas till större ytbehandlar och functionalized därpå. Omnämnanden för Denna artikel endast en liten provtagning av material och apparater som kan förhöjas av denna teknik. I princip kan många mer applikationer föreställa sig och skapas. Som nya arkitekturer framkallar, förband gasar en new wave av ytbehandla-känsliga apparater till avkänning, catalysisen, fotoet-voltaics, cellmaterial till byggnadsställning och lagringsapplikationer är destinerad att följa.


Hänvisar till

1. Peter J.F. Harris, ”KolNanotube Vetenskap: Syntes, Rekvisita och Applikationer”, Cambridge UniversitetarPress, (2009).
2. M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, Phaedon Avouris, ”Kol Nanotubes: Syntes Strukturerar, Rekvisita och Applikationer”, Springeren, (2001).
3. S. ytbehandlar M. Mukhopadhyay, A. Karumuri och det I.T. Gräl, ”Hierarkiska nanostructures vid nanotube som inympar på poröst cell-,”, J. Phys. D: Appl. Phys. 42 195503, (2009).
4. R. Modellerar V. Pulikollu, S.R. Higgins, S.M. Mukhopadhyay, ”det att bilda en kärna- och tillväxtstudier av nanoscaleoxidbeläggningar som är passande för ändring av microcellular och nano-strukturerat kol.”, Bränning. Täcka. Technol., 203, 65-72, (2008).
5. R. kontrollerar V. Pulikollu och S.M. Mukhopadhyay, ”Nanoscale beläggningar för av mellan två ytor förbindelser och nanotubetillväxt”, Appl. Bränning. Sci. 253 7342-7352, (2007).

Ta Copyrightt på AZoNano.com, Professorn Sharmila M. Mukhopadhyay (den Wright Universitetar)

Date Added: Jan 17, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:46

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit