Fil de nanotubes de carbone, muscle et feuilles transparentes

Nanotubes de carbone
Les nanotubes de carbone (CNT) ont une résistance et un module élevés, des conductivités électrique et thermique élevées, sont stables à des températures relativement élevées et basses. Les nanotubes individuels peuvent être 100 fois plus résistants que l'acier.
Pour exploiter efficacement les propriétés exceptionnelles des nanotubes individuels dans diverses applications, des fils CNT purs continus et des fils composites à haute teneur en CNT doivent être fabriqués.
Fibres PAN renforcées par des MWCNT et les fils de bambou continus CNT/cellulosiques peuvent être utilisés pour fabriquer des produits multifonctionnels remplis de CNT par filage électrolytique. Ce procédé peut apporter des améliorations significatives des propriétés mécaniques, thermiques et électriques du fil par incorporation de NTC dans les nanofibres. Les fibres SWCNT peuvent également être fabriquées à partir de solutions de cristaux liquides pour obtenir des fibres CNT nettes et continues.
Fabrication de fil CNT
Un fil de fibre CNT continu utilisant plusieurs fils de nanotubes de carbone à double paroi de haute pureté peut être fabriqué dans un réacteur à flux gazeux CVD horizontal avec densification à la vapeur d'eau par le processus de filage. La vapeur d'eau est utilisée pour obtenir un rétrécissement homogène de l'assemblage en forme de chaussette CNT avec un fil dense d'une épaisseur de 1 à 3 mm et une structure hautement poreuse (99 %) avec des propriétés mécaniquement solides et électriquement conductrices. Le fil CNT peut avoir un bobinage continu bien contrôlé. Le fil peut être infiltré avec des polymères pour former un composite et mélangé avec d'autres fils pour former un mélange à utiliser pour diverses applications structurelles et fonctionnelles à base de CNT.
Muscles artificiels en CNT
Les nanotubes de carbone peuvent être utilisés pour construire des muscles artificiels, car les NTC peuvent être transformés en fils qui sont des cylindres creux sans soudure fabriqués à partir des couches de graphite.
Les chercheurs affirment que les muscles artificiels qu'ils ont développés peuvent fournir des contractions importantes et ultra rapides pour soulever des poids 200 fois plus lourds que possible pour un muscle naturel de la même taille. Mais à l'heure actuelle, le muscle artificiel ne convient pas pour remplacer directement les muscles du corps humain.
Fabriquer des muscles CNT
Les muscles artificiels sont fabriqués en infiltrant une cire de paraffine à volume variable dans un fil torsadé composé de nanotubes de carbone. Le chauffage du fil rempli de cire, soit électriquement, soit à l'aide d'un éclair de lumière, provoque l'expansion de la cire, l'augmentation du volume du fil et la contraction de la longueur du fil.
L'augmentation du volume du fil et la diminution de la longueur résultent du fait que de la structure hélicoïdale produite par torsion du fil.
Applications des muscles
Ces muscles de fil sont simples et ont des performances élevées et la contraction ou l'actionnement musculaire peut être ultra rapide, se produisant en 25 millièmes de seconde à la fois pour l'actionnement et l'inversion. Ils peuvent être utilisés pour diverses applications dans les robots, les cathéters pour la chirurgie mini-invasive, les micromoteurs et les mélangeurs pour les microcircuits fluidiques, les systèmes optiques accordables, les microvalves, les positionneurs et même les jouets.
Feuilles de nanotubes de carbone
Il est difficile d'assembler des milliers de milliards de nanotubes en objets de taille macro sans utiliser de liants. Cet aspect a retardé la croissance des applications pratiques.
En faisant tourner simultanément des nanotubes de carbone dans des réseaux de nanotubes orientés verticalement (forêts), des feuilles transparentes larges et longues peuvent être formées. Ces feuilles de nanotubes autoportantes sont initialement formées sous la forme d'un aérogel hautement anisotrope conducteur électronique qui peut être densifié en feuilles minces solides. Ces feuilles de nanotubes ont été utilisées pour le collage par micro-ondes de matières plastiques et pour la fabrication d'électrodes transparentes hautement élastomères; sources planes de rayonnement polarisé à large bande; appliqués de direction; et des diodes électroluminescentes organiques flexibles.