Onderzoekers van Rice University hebben, onder leiding van professor Angel Martí, een belangrijke doorbraak bereikt op het gebied van de materiaalkunde door een nieuwe methode te ontwikkelen om zeer zuivere boornitride nanobuisjes te maken.

Deze nanobuisjes, cilindrisch van vorm en hol, beschikken over opmerkelijke eigenschappen, zoals het vermogen om temperaturen tot 900 °C (ongeveer 1,652 °F) te verdragen en de sterkte-gewichtsverhouding te overtreffen die van staal. Deze ontdekking heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in verschillende industrieën, waaronder de productie van ruimtevaartuigen, biomedische beeldvorming en toepassingen voor waterstofopslag.

Onder leiding van promovendus Kevin Shumard en recentelijk gepubliceerde in Chemistry of Materials beschrijft het proces van het elimineren van persistente onzuiverheden uit boornitride-nanobuisjes. Deze zuivering wordt bereikt met behulp van fosforzuur, gekoppeld aan nauwkeurige aanpassingen aan het reactieproces.

Shumard, die het belang van deze ontwikkeling toelicht, stelt: “De uitdaging is dat we tijdens de synthese van het materiaal, naast buizen, met veel extra materiaal komen te zitten. Als wetenschappers willen we met het zuiverste materiaal werken dat we kunnen, zodat we tijdens het experimenteren de variabelen beperken. Dit werk brengt ons een stap dichter bij het maken van materialen die het potentieel hebben om hele industrieën te vernieuwen wanneer ze worden gebruikt als additieven voor metalen of keramische composieten om deze nog sterker te maken.”

De onzuiverheden in kwestie zijn boornitridekooien, bolvormige structuren die boordeeltjes omsluiten, waardoor de kwaliteit en functionaliteit van de nanobuisjes doorgaans achteruitgaan. Deze kwestie bracht de Rice-onderzoekers ertoe het gebruik van fosforzuur te onderzoeken, geïnspireerd door een onderzoek uit 2013 in de Journal of the American Chemical Society waarin het zuur werd geïdentificeerd als een bevochtigingsmiddel van boornitride. Professor Martí deelde zijn aanvankelijke verwachtingen en zei: “We hadden geen reactie verwacht.” Het team observeerde echter een onverwachte uitkomst toen het mengsel werd verwarmd, wat leidde tot de ontdekking van piramides in plaats van buizen en kooien.

Het team realiseerde zich dat hoge temperaturen en zuurconcentraties schadelijk waren voor boornitride en herzag hun aanpak. Ze probeerden de reactie te verfijnen om alleen de ongewenste structuren te elimineren. Dit leidde tot een nieuwe zuiveringsmethode voor nanobuisjes, die Shumard beschrijft als een belangrijke stap voorwaarts. Hij merkte op: “Het materiaal dat we kunnen maken is veruit de zuiverste buizen die ik heb gezien in vergelijking met andere.”

Het toekomstige doel van het team is om de opbrengst van deze reactie te vergroten om voldoende hoeveelheden nanobuisjes te produceren voor het maken van vezels. Deze vezels kunnen mogelijk dienen als een duurzamer alternatief voor staal en bijdragen aan de ontwikkeling van superieure bouwmaterialen. Shumard benadrukt het duurzaamheidsaspect door te stellen: “Stikstof maakt 70% uit van onze atmosfeer, en boor is zeer overvloedig aanwezig in gesteenten. Dit werk zou een opstap kunnen zijn naar veel betere bouwmaterialen, zowel qua sterkte als qua duurzaamheid.”

Boriumnitride nanobuisjes delen overeenkomsten met koolstofnanobuisjes wat betreft structuur en eigenschappen zoals treksterkte en thermische geleidbaarheid. Ze bieden echter een grotere veerkracht en hun eigenschappen zijn vaak complementair aan die van koolstofnanobuisjes. Terwijl koolstofnanobuisjes kunnen functioneren als elektrische geleiders of halfgeleiders, zijn boornitridenanobuisjes isolatoren.

Martí benadrukt het potentieel van dit onderzoek door te stellen: “De wetenschap over boornitride-nanobuisjes is niet zo goed ontwikkeld als de wetenschap over koolstofnanobuisjes – een leemte die we hoopten te dichten in ons onderzoek, omdat we denken dat het vermogen om zuivere boornitride-nanobuisjes te produceren efficiënt en betrouwbaar kunnen belangrijk zijn voor een breed scala aan industrieën.”

Deze innovatieve prestatie van de onderzoekers van Rice University maakt niet alleen de weg vrij voor sterkere, hittebestendigere materialen, maar illustreert ook de kracht van wetenschappelijk onderzoek en experimenten bij het overwinnen van uitdagingen en het bevorderen van technologie. Hun werk geldt als een baken van vooruitgang in de materiaalwetenschap en luidt mogelijk een nieuw tijdperk in van duurzame en hoogwaardige materialen die een groot aantal industrieën fundamenteel kunnen transformeren.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://genesisnanotech.wordpress.com/2024/01/26/rice-universitys-pioneering-research-in-boron-nitride-nanotubes-potential-to-fundamentally-transform-a-multitude-of-industries-hydrogen-storage-and-spacecraft-manufacturing-among-them/