Исследователи ЛЭТИ разработали метод упорядоченного осаждения нанотрубок на поверхности алюминия при помощи лазера. Получившийся композит обладает полезными свойствами для авиастроения и оптоэлектроники.
Одностенные углеродные нанотрубки в лаборатоиии Центра прототипирования новых материалов компании OCSiAl в Новосибирске
Фото: РИА Новости
Одностенные углеродные нанотрубки в лаборатоиии Центра прототипирования новых материалов компании OCSiAl в Новосибирске
Фото: РИА Новости
Углеродные нанотрубки — это структуры, которые можно представить как свернутые в трубку графеновые плоскости диаметром несколько нанометров. Они активно используются для повышения прочности различных материалов. Положительное влияние может достигаться уже при добавлении долей процента нанотрубок в конечный материал. Сегодня углеродные нанотрубки широко используют для получения различных композитов в машиностроении, энергетике, строительстве, авиационной и оборонной промышленности.
«Мы разработали лазерный метод осаждения углеродных нанотрубок на поверхности алюминия в строго ориентированном положении (под прямым углом к матричной подложке). Получившиеся композиты обладают высокой прочностью и полезным для электроники показателем преломления света. Еще одно преимущество нашего метода в том, что расход материалов для создания такой структуры минимален»,— рассказывает профессор кафедры фотоники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Наталия Каманина.
Ученые использовали углекислотный лазер для обработки алюминиевой подложки толщиной 5 мм, чтобы при осаждении углеродные нанотрубки вертикально размещались на поверхности металла. Для этого был разработан способ совмещения лазера с вакуумной установкой и дополнительной электрической схемой, а также описаны параметры обработки алюминия. Полученная методика не требует создания каких-либо дополнительных условий для нагрева подложек и состава газовых реагентов, что выгодно отличается от других классических методов осаждения нанотрубок (например, химическое осаждение из газовой фазы и вакуумное напыление).
«Полученные материалы могут использоваться как более прочная альтернатива алюминию в различных областях промышленности, например в авиастроении. Благодаря углеродным нанотрубкам такие композиты также обладают полезными свойствами при создании защитных экранов и фотодатчиков для нужд оптоэлектроники. Кроме того, материал устойчив к коррозии»,— поясняет Наталия Каманина.
В ближайшее время ученые планируют разработать методику для ориентированного осаждения нанотрубок на поверхности селенида и сульфида цинка, меди, а также других важных для промышленности материалов.
Использованы материалы статьи «Surface Heterostructure of Aluminum with Carbon Nanotubes Obtained by Laser-Oriented Deposition»; Natalia Kamanina, Konstantin Borodianskiy, Dmitry Kvashni; журнал Coating, июнь 2021 г.