Nanotube รุ่นใหม่สร้างง่ายกว่าเดิม

นักฟิสิกส์ในสหราชอาณาจักรได้สามารถสร้างเส้นใยจาก Nanotube จากขั้นตอนง่ายๆที่สามารถนำไปพัฒนาสำหรับการผลิตในเชิงอุตสาหกรรมได้ เส้นใยนี้มีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียงไม่กี่ไมครอนแต่มีความแข็งแรงกว่าสสารอื่นๆอย่างมากประกอบจาก Nanotube หลายร้อยเส้นที่ยึดติดกัน ผู้คิดค้นที่มหาวิทยาลัย Cambridge อ้างว่าเส้นใยนี้สามารถนำไปใช้ในเสื้อเกราะกันกระสุนหรือทีวีจอแบน

ถึงแม้ว่า Carbon nanotube จะมีความหนาเพียงไม่กี่อะตอมแต่ว่าก็มีความแข็งแรงอย่างมาก ขณะที่วิธีการต่างๆได้ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อที่จะปั่น Nanotube ให้เป็นเส้นใยขนาดใหญ่ แต่วิธีทั้งหลายนั้นมีขั้นตอนที่ซับซ้อนและไม่เหมาะในเชิงอุตสาหกรรม

ปัจจุบัน Krzysztof Koziol และผู้ร่วมงานที่มหาวิทยาลัย Cambridge ได้คิดค้นวิธีที่จะผลิตเส้นใย Nanotube จากขั้นตอนง่ายๆขั้นตอนเดียว ทีมงานเริ่มต้นด้วยการเตรียมสารตั้งต้น Hydrocarbon เช่น Ethanol, Hexane, Methane หรือ Diesel จากนั้นทีมงานจึงฉีดสารตั้งต้นเข้าไปในท่อความร้อนสูงพร้อมกับสารเร่งปฏิกิริยาที่มีส่วนประกอบของธาตุเหล็กที่เรียกว่า Ferrocene สารตั้งต้นจะแตกตัวเป็นไฮโตรเจนและคาร์บอน จากนั้นคาร์บอนจะจับตัวกับสารเร่งปฏิกิริยากลายเป็น Nanotube ที่เล็กและยาว

Nanotube จะก่อตัวอย่างรวดเร็วในท่อความร้อนสูงและจับตัวเป็นสสารที่มีโครงสร้างคล้ายเจลที่มีความหนาแน่นตํ่า (Aerogel-like structure) ที่ปลายด้านเปิดของท่อความร้อนสูง Aerogel จะถูกดึงออกมาด้วยแท่งเหล็กซึ่งจะยืดเส้นใยให้มีความสมํ่าเสมอและสามารถนำไปปั่นได้ การปั่นจะทำได้ที่อัตรา 50 เมตรต่อนาทีหรือหลายกิโลเมตรต่อวัน

Koziol กล่าวว่า "ที่ความยาวเกจตํ่ากว่า 2 มิลลิเมตร เส้นใยนี้จะมีความแข็งแรงกว่าสสารอื่นที่มนุษย์รู้จัก ความแข็งแรงเฉลี่ยจะใกล้เคียงกับ Kevlar (วัสดุที่นำไปทำเสื้อเกราะส่วนใหญ่)"

นอกจากสมบัติทางกายภาพที่ดี, ความแข็งแรง, ความทนทาน, เส้นใยนี้ยังค่าความนำไฟฟ้าและค่าความนำความร้อนที่สูงด้วย เส้นใยจะคงสมบัติทางกายภาพจนถึงอุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียสในอากาศซึ่งเส้นใยส่วนใหญ่ไม่สามารถทนได้ Koziol อธิบายว่า "ปมบนเส้นใยนี้จะไม่มีผลต่อสมบัติทางกายภาพอีกด้วย ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่กับเส้นใยคาร์บอนและเส้นใยโพลีเมอร์อื่นๆ"

หัวหน้าทีมวิจัย Alan Windle จากมหาวิทยาลัย Cambridge กล่าวว่า "เส้นใยนี้สามารถนำไปสร้างเป็นเสื้อเกราะกันกระสุนที่มีความแข็งแรงมากได้ หรือนำไปเคลือบใบพัดของเครื่องยนต์เจ็ท ถ้าใบพัดนั้นหัก เส้นใยจะช่วยป้องกันไม่ให้มันปลิวออกจากเครื่องยนต์และทำอันตรายต่อเครื่องบิน"

เส้นใยนี้ยังสามารถใช้ในการป้องกันระเบิดในรถถังและยานเกราะอื่นๆได้ Koziol ได้กล่าวเพิ่มเติมว่า "เส้นใยนี้ยังสามารถนำไปใช้ได้ด้านอื่นได้ มันสามารถใช้แทนตัวนำทองแดงหรืออลูมิเนียมในการส่งไฟฟ้าได้อีก" Nanotube อาจจะถูกทำให้เป็นแผ่นฟิลม์ตัวนำที่โปร่งแสงสำหรับใช้ในทีวีจอแบนหรือ Solar cell ก็ได้

ปัจจุบันทีมวิจัยร่วมไปถึงนักวิจัยจากกองทัพบกสหรัฐกำลังพยายามเพิ่งความแข็งแรงในเส้นใยที่ยาวขึ้น Windle กล่าวว่า "เราพยายามจะพัฒนาองค์ประกอบทางเคมีของเส้นใย, ลดข้อบกพร่อง และพัฒนาขั้นตอนการผลิต เพื่อที่จะทำให้เส้นใยนี้สามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ เราจำเป็นที่จะต้องพัฒนาขั้นตอนการผลิตให้เหมาะกับระดับอุตสาหกรรม" http://physicsworld.com/cws/article/news/31812
(Courtesy: K Koziol) ภาพเครื่องสร้างเส้นใยท่อนาโน ที่ภาควิชาวัสดุศาสตร์ มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์