ENGINEERINGNET -- Voor het eerst in de geschiedenis is het mogelijk om koolstofnanobuizen (carbon nanotubes, CNT’s) te spinnen tot een supervezel met een zeer hoge thermische en elektrische geleidbaarheid en goede textiele eigenschappen.
Koolstofnanobuizen, de bouwstenen van de vezel die zo klein zijn als een streng DNA, combineren de beste facetten van thermische en elektrische geleidbaarheid, sterkte, modulus en flexibiliteit.
Al jaren werken toonaangevende onderzoekers van Rice University, waaronder Nobelprijswinnaar Richard Smalley (scheikunde, 1996), en onderzoekers van Teijin Aramid Arnhem samen aan de productie van koolstofnanobuizen en het opbouwen ervan tot nuttige macroscopische objecten met nieuwe, ongekende prestaties.
Om een hoogwaardig textiele draad (vezel) van koolstofnanobuizen te spinnen, moeten de nanobuizen perfect langs de as van de vezel gestapeld en georiënteerd zijn.
De efficiëntste manier om deze hoogwaardige vezels te maken, is het oplossen van de CNT’s in zwavelzuur, gevolgd door natspinnen.
Dit gepatenteerd proces wordt sinds de jaren zeventig gebruikt voor de productie van hun Twaron-supervezel.
“Onze koolstofnanovezels combineren goede geleidbaarheid van elektriciteit en warmte zoals bij metalen met de flexibiliteit, robuuste hanteerbaarheid en de sterkte van textielvezels”, zegt Marcin Otto, business development manager bij Teijin Aramid.
“Met deze nieuwe combinatie van eigenschappen is het mogelijk om CNT-vezels te gebruiken op veel gebieden, zoals lucht- en ruimtevaart, auto’s, medisch en (smart) kledingindustrie.”
De Twaron-technologie zorgde voor verbeterde prestaties en een industrieel schaalbare productiemethode. Dit maakt het mogelijk om toepassingen te vinden voor de CNT-vezels in een groot aantal (commerciële) producten.
“Dit onderzoek en de lopende testen geven ons een glimp van de toekomstige mogelijkheden van deze nieuwe vezel. Zo zijn we heel enthousiast over de belangstelling van innovatieve artsen en wetenschappers die de mogelijkheden van de CNT-vezels voor operaties en andere medische toepassingen verkennen”, zegt Marcin Otto.
Er wordt verwacht dat koper in de lucht-, ruimtevaart- en auto-industrie in data- en lichte elektriciteitskabels vervangen kan worden om de vaartuigen en exclusieve auto’s lichter en tegelijkertijd robuuster te maken.
Andere mogelijke toepassingen zijn bijvoorbeeld de integratie van lichtgewicht elektronische onderdelen zoals antennes in composieten of de vervanging van koelingen in elektronica, waarbij de koolstofnanovezels met hun hoge thermische geleidbaarheid de warmte zullen verspreiden.
De CNT-vezel wordt momenteel op kleine schaal getest met de actiefste potentiële klanten. Het opzetten van een sterke toeleveringsketen staat hoog op de prioriteitenlijst van het project.
(GL)
Op de foto: afstuderend student Dmitri Tsentalovich bereidt het gebruik van een experimentele koolstof nanobuis vezel-spininrichting voor op Rice University. (© Jeff Fitlow/Rice University).
ACHTERGROND
Teijin Aramid voert dit project uit in samenwerking met de onderzoeksgroepen van professor Matteo Pasquali en professor Jun Kono aan de Rice University (Houston, VS) en verbonden onderzoekscentra van het Technion-Israel Institute of Technology (Haifa, Israel) en het US Air Force Research Laboratory (Dayton, VS).
