Pěna z nanotrubek

Úžasné nanotrubky našly neobvyklé použití jako pěna s obdobnými vlastnostmi jako běžná izolační pěna. Má samozřejmě něco navíc, ale není využívána vysoká pevnost nanotrubek, nýbrž jejich ohebnost.

Dobrá stlačitelnost i pevnost

Na zatížené nanotrubkové pěně se vytvoří pravidelné vlnky
Credit: Cao/RPI

O výrobě pěny se vědci v tiskové zprávě příliš nezmiňují. Je uvedeno pouze to, že nanotrubky byly vytvořeny metodou ukládání par (CVD). Ať už pěna vzniká jakokoliv, její vlastnosti jsou netradiční. Porezita (objev vzduchu v pěně) je 87 % a pevnost v tlaku se pohybuje kolem 15-ti megapascalů, zatímco obvyklá polyuretanová pěna, který se používá například pro izolaci staveb má pevnost asi 30 kilopascalů – tedy 500-krát menší. Dovolím si poznámku, že pevnost pěny v tlaku silně závisí na tom, jak ji definujeme, tedy při jaké deformaci pěny změříme váhu, kterou unese. Pro srovnání mezi materiály však takové hodnoty dostačují. I při této vysoké pevnosti je velmi pružná, což znamená, že je možné ji vratně deformovat v širokém rozsahu – lze ji stlačit až na sedminu původního rozměru.

Průběh stlačování a uvolňování pěny z nanotrubek
Credit: Cao/RPI

V několika prvních desítkách stlačení si pěna trochu "sedne", ale v dalších deseti tisících cyklů zůstane stabilní. Při odtížení se rychle vrací na původní rozměr. Během experimentů se pěna nikdy nezbortila ani nezlomila. Za tyto zajímavé vlastnosti může to, že se nanotrubky při stlačení nedeformují náhodně, nýbrž vytvoří pravidelné vlny, jak je možné vidět na obrázku výše. Nanotrubková pěna může být využita jako dobrá tlumící vrstva pohlcujíce energii například dopadajících těles v různých zařízeních. Vzhledem k výborné chemické odolnosti ji lze použít i tam, kde by se běžné pěny rozpustily.

Porovnání s jinými nanotrubkovými materiály

Jelikož se nám stále nedaří ve velkém vyrábět souvislé dlouhé nanotrubky, snažíme se z nich dostat co nejvíce pomocí kompozitních materiálů nebo "spletenců" nanotrubek, kde jsou vázány relativně slabými mezimolekulárními silami. Spřádané vlákno z nanotrubek je sice dlouhé, ale nepřináší žádné převratné vlastnosti. Mnohem zajímavější je průhledná fólie s výbornými mechanickými vlastnostmi a nízkou hmotností, která se možná v praxi uplatní. Rozdíl vlastností mezi fólií a pěnou je značný. Nelze pominou to, že jejich aplikace se zásadně liší, ale srovnejme fólii s vysokou hustotou (měrnou hmotností) a pěnu s nízkou, fólii s vysokou pevností v tahu a pěnu s výbornou elasticitou. Stále se jedná o tentýž materiál bez významného množství přísad a pouze to, na jakou vzdálenost jsou nanotrubky k sobě stlačeny rozhoduje o tak významné změně vlastností. Uvidíme, čím nás nanotrubky překvapí příště.

Pozn. Nepleťte si pěnu z nanotrubek s uhlíkovou nanopěnou. Jde o něco úplně jiného a má to nezajímavé mechanické vlastnosti, ale zajímavé magnetické vlastnosti.