(Actualités Nanowerk) Les nanotubes de nitrure de bore étaient autrefois difficiles à traiter, selon des chercheurs de l'Université Rice. Pas plus. Une équipe Rice dirigée par les professeurs Matteo Pasquali et Angel Martí a simplifié la manipulation des nanotubes de grande valeur afin de les rendre plus adaptés aux applications à grande échelle, notamment dans l'aérospatiale, l'électronique et les matériaux économes en énergie. Un enchevêtrement de nanotubes de nitrure de bore non traités vu au microscope électronique à balayage. Les scientifiques de l'Université Rice ont introduit une méthode pour les combiner en fibres en utilisant le processus de filage humide personnalisé qu'ils ont développé pour fabriquer des fibres de nanotubes de carbone. (Image : Pasquali Research Group/Rice University) Les chercheurs ont rapporté dans Communications Nature ("Cristaux liquides de nanotubes de nitrure de bore purs et leur assemblage en matériaux macroscopiques ordonnés") que les nanotubes de nitrure de bore, également appelés BNNT, s'assemblent en cristaux liquides dans de bonnes conditions, principalement à des concentrations supérieures à 170 parties par million en poids dans l'acide chlorosulfonique. Ces cristaux liquides sont constitués de BNNT alignés qui sont beaucoup plus faciles à traiter que les nanotubes enchevêtrés qui se forment habituellement en solution. Le laboratoire a procédé à la formation de fibres et de films à partir des solutions cristallines liquides. "Les fibres BNNT sont intéressantes pour la fabrication d'une variété de produits, avec des applications allant des appareils portables aux véhicules aérospatiaux", a déclaré Martí, dont le laboratoire a conçu des solutions et a contribué à caractériser les fibres produites dans le laboratoire de Pasquali. Les nanotubes de nitrure de bore ressemblent aux nanotubes de carbone, mais avec une alternance d'atomes de bore et d'azote au lieu de carbone dans leurs réseaux hexagonaux. Les deux types de nanotubes sont solides, mais contrairement aux nanotubes de carbone électriquement conducteurs, les BNNT sont de bons isolants électriques et sont thermiquement et chimiquement stables dans l'air jusqu'à 900 degrés Celsius (1,652 XNUMX degrés Fahrenheit). Une fibre robuste de nanotubes de nitrure de bore vue au microscope électronique à balayage. Les fibres résistantes à la chaleur développées à l'Université Rice pourraient être utiles pour les applications aérospatiales et électroniques et comme matériaux économes en énergie. (Image : Groupe de recherche Pasquali/Université Rice) Pour former des cristaux liquides, les chercheurs devaient s'assurer que leurs nanotubes étaient exempts de contaminants. Malheureusement, ces contaminants étaient pour la plupart des morceaux de nitrure de bore qui menaçaient d’encrasser les œuvres. "Les premiers échantillons de BNNT contenaient de nombreuses structures de nitrure de bore non nanotubes", a déclaré Cedric Ginestra, étudiant diplômé et auteur principal. « Ils étaient soit chimiquement liés aux BNNT, soit simplement physiquement adhérés de manière à empêcher les BNNT de se disperser dans l’acide et de s’aligner à des concentrations plus élevées. "Il est difficile de séparer ces allotropes de nitrure de bore des BNNT, et même de mesurer leur concentration", a-t-il déclaré. "Tous les différents types de nitrure de bore semblent identiques selon pratiquement toutes les techniques quantitatives que nous avons essayées jusqu'à présent." Travailler avec leur fournisseur pour optimiser leur processus de purification du BNNT pour la formation de solutions cristallines liquides et utiliser un processus de purification développé dans le laboratoire Pasquali les a aidés à obtenir de meilleurs lots de BNNT, a-t-il déclaré. Une fois le matériau approprié produit, le groupe Pasquali a été prêt à adapter rapidement ses techniques de filage humide pour les fibres de nanotubes de carbone afin de fabriquer les premiers fils de nitrure de bore avec ce procédé. "Il y a des rapports selon lesquels d'autres personnes prennent de solides bouffées de BNNT et les étirent et les tordent pour fabriquer un fil, mais c'est très différent de notre processus", a déclaré Ginestra. "Notre objectif était de fabriquer une fibre très hautement alignée car les propriétés sont meilleures sur toute la longueur des nanotubes." Les cristaux liquides sont le précurseur idéal des fibres car les nanotubes qu'ils contiennent sont déjà alignés, a-t-il déclaré. L’alignement du BNNT dans les cristaux liquides a été identifié au microscope par leur biréfringence, un phénomène par lequel les cristaux divisent la lumière, à la manière d’un prisme, même s’ils semblent clairs. Les films ont également démontré comment le traitement des solutions BNNT peut adopter des méthodes développées pour les nanotubes de carbone, a déclaré Ginestra. De tels films minces transparents pourraient être utiles dans l’électronique de nouvelle génération. "Les propriétés du film et des fibres BNNT s'amélioreront à mesure que le matériau et notre compréhension de la solution cristalline liquide s'amélioreront", a-t-il déclaré. Martí a souligné que les films BNNT seraient utiles comme filtres pour la lumière ultraviolette, comme revêtements antisalissure et comme protection contre la corrosion.