Технология производства волокон Twaron - ключ к научно-техническому прорыву в области углеродных нановолокон

Авторы и источники / Правообладателям

Учёные из компании Teijin Aramid Нидерланды) и Университета Райса (г. Хьюстон, штат Техас, США) опубликовали в журнале Science результаты своих исследований по созданию нового поколения суперволокон. Новые нитевидные волокна из углеродных нанотрубок, превосходящие все аналогичные материалы, присутствующие на рынке, по внешнему виду похожи на текстильные нити, но они обладают электропроводностью и теплопроводностью подобно металлической проволоке. Впервые в истории стало возможным сформировать углеродные нанотрубки в суперволокно, которое обладает очень высокой термо- и электропроводностью и хорошими текстильными свойствами. Углеродные нанотрубки, служащие строительными блоками для волокна, такого тонкого, как спираль ДНК, сочетают в себе уникальные характеристики (высокая прочность, электропроводность, теплопроводность, эластичность, гибкость).

В течение нескольких лет ведущие учёные из Университета Райса, включая нобелевского лауреата Ричарда Смоли (Richard Smalley) (в области химии, 1996г.), вместе с исследователями из компании Teijin Aramid работали над созданием углеродных нанотрубок и формированием из них полезных макроскопических объектов с новыми, исключительными эксплуатационными характеристиками. Для того чтобы изготовить высококачественную текстильную нить (волокно) из углеродных нанотрубок, они должны быть идеальным образом уложены и ориентированы вдоль оси волокна. Наиболее эффективный метод производства такого высококачественного волокна заключается в том, чтобы растворить углеродные нанотрубки в кислоте и затем применить мокрый способ формования волокна (мокрое прядение).

Этот запатентованный процесс используется с 1970-х годов при изготовлении компанией Teijin Aramid суперволокна Twaron. Как объясняет г-н Марчин Отто (Marcin Otto), менеджер по развитию бизнеса в компании Teijin Aramid, волокна из углеродных нанотрубок сочетают в себе такую же высокую теплопроводность и электропроводность, какой обладают металлы, и гибкость, прочность, упругость, технологические свойства, присущие текстильным волокнам. При такой уникальной комбинации свойств можно использовать эти волокна во многих областях, например, в авиационно-космической, автомобильной, медицинской отраслях, а также в швейной промышленности для производства «умной одежды».

Очень ценным было сотрудничество с компанией Teijin Aramid, и её вклад в проект создания этих уникальных волокон был решающим. Технология производства волокон Twaron позволяет изготавливать волокна с усовершенствованными эксплуатационными характеристиками в промышленном масштабе. Таким образом, можно будет использовать волокна на основе углеродных нанотрубок для производства серийно выпускаемых или промышленных изделий. Продолжающиеся исследования и испытания позволяют заглянуть в будущее этого нового волокна.

Марчин Отто рассказал, что интерес к этому волокну проявляют врачи и учёные, изучающие возможности применения углеродного нановолокна при проведении хирургических операций и других медицинских манипуляций. Компания Teijin Aramid предполагает, что это волокно сможет заменить медь в кабелях передачи данных и силовых кабелях, используемых в авиационно-космической и автомобильной отраслях. Благодаря этому воздушные судна и автомобили высокого класса будут одновременно легче, прочнее и надёжнее. Другие области применения для этого нового продукта включают интеграцию лёгких по массе электронных компонентов, таких как антенны, в композиционные продукты, или замену охлаждающих систем в электронике, где высокая теплопроводность волокна на основе углеродных нанотрубок может способствовать теплоотдаче.

Компания Teijin Aramid в настоящее время проводит испытания образцов нового продукта совместно с наиболее активными перспективными потребителями. Построение надёжного канала поставок – одна из первых задач в списке приоритетов команды разработчиков. Наряду с углеродным волокном, арамидным волокном и полиэтиленовой лентой это новое волокно из углеродных нанотрубок позволит компании Teijin Aramid предложить потребителям ещё более широкий ассортимент высококачественных материалов.

В реализации этого проекта, кроме компании Teijin Aramid, также принимают участие исследовательские группы под руководством профессора Маттео Паскуали (Matteo Pasquali) и профессора Юникиро Коно (Junichiro Kono) из Университета Райса, а также научно-исследовательский центр при технологическом институте Technion-Israel Institute of Technology (г. Хайфа, Израиль) и исследовательская лаборатория ВВС США US Air Force Research Laboratory (г. Дейтон, США). Финансирование проекта осуществляет компания Teijin Aramid BV и её материнская компания Teijin Limited.