Ученые разработали специальные «функциональные провода», которые могут стать основой для устройств, которые мы носим на теле — например, умных часов, очков или наушников. Эти устройства должны быть легкими, прочными и долговечными, и ключевым элементом здесь являются проводящие материалы.

Исследователи использовали углеродные нанотрубки (УНТ) — материал, который в 100 раз прочнее стали и проводит электричество почти так же хорошо, как медь. УНТ состоят из атомов углерода, соединенных в форме длинных цилиндров, что делает их не только прочными, но и гибкими. Однако у них есть проблема: они склонны слипаться, и их сложно равномерно распределить в растворе. Это затрудняет их использование в электронике.

Чтобы решить эту проблему, команда доктора Хан Чжун Тарка применила необычный подход. Они добавили в порошок УНТ немного сильной кислоты и специальных добавок, чтобы на поверхности нанотрубок появились кислородные группы. Это сделало их более совместимыми с растворителями. Затем смесь перемешали и оставили «созревать» при низкой температуре, как тесто для хлеба. В результате получились нанотрубки с минимальными дефектами, которые можно было легко использовать для создания проводов.

Далее ученые добавили в смесь оксид графена — материал, который помог равномерно распределить нанотрубки и предотвратил засорение оборудования. После этого смесь пропустили через мелкие отверстия, чтобы получить тонкие нити. Эти нити затем соединили в прочные провода, похожие на паутину.

Команда доктора Ким Тхэхуна из Корейского института материаловедения (KIMS) проверила эти провода в текстильных суперконденсаторах — устройствах для хранения энергии. Результаты показали, что провода отлично справляются с этой задачей. А группа профессора Ли Ви Хёна из Университета Конкук обнаружила, что такие провода могут использоваться как газовые сенсоры, например, для обнаружения вредных веществ. Это открывает новые возможности для «умной» одежды, например, для пожарных или военных.

Исследование опубликовано в журнале ACS Nano. Доктор Хан Чжун Тарк отметил:

Мы впервые смогли равномерно распределить функционализированные нанотрубки в органических растворителях и создать из них провода. Это поможет разработать легкие и долговечные носимые устройства. В будущем такие провода могут заменить медь в электромобилях и дронах, сделав их легче и энергоэффективнее.

Ранее ученые обнаружили в нанотрубках сверхэластичность.

Фото: провода из углеродных нанотрубок. Источник: Korea Electrotechnology Research Institute.