Гибкий дисплей из нанотрубок

Расположив матрицу нанотрубок внутри плёнки из гибкого пластика, ученым удалось сделать гибкую электронную матрицу. Углеродные нанотрубки, чей диаметр составляет порядка 10 нанометров, ориентированы перпендикулярно к поверхности плёнки и могут быть упакованы в произвольном порядке (см. рис. 25). Новый материал обладает способностью проводить электричество в направлении, перпендикулярном поверхности плёнки. Под действием напряжения, прикладываемого к одному из концов нанотрубки, с другого конца начинают испускаться электроны, которые попадают на фосфоресцирующий экран и вызывают свечение пикселя. Получающееся при этом зерно изображения будет фантастически малым: порядка микрона! Сделав гибкие дисплеи, учёные решили одну из ключевых задач наноэлектроники. Гибкие сверхчеткие цветные экраны, сделанные на основе плёнок с нанотрубками, могут стать логичной заменой современных газет, а может, даже и книг.

Нановолоски делают поверхность чистой

Нанотехнологии дают возможность создавать поверхность, похожую на массажную микрощётку. Капли воды, попадая на такую поверхность, не растекаются по ней.

Любые частички размером более 10 мкм, оказавшись на нановорсистой поверхности, никогда к ней не прилипнут, т.к. касаются её лишь в нескольких точках. Поэтому частички грязи, оказавшиеся на поверхности, покрытой нановорсинками, либо сами сваливаются с неё, либо увлекаются скатывающимися каплями воды. Такое самоочищение ворсистой поверхности от частиц грязи называют «эффектом лотоса», так как поверхность его листьев тоже покрыты нановорсинками. Похожим образом устроена поверхность крыльев бабочек и многих других насекомых, для которых защита от избыточной воды жизненно необходима: намокнув, они потеряли бы способность летать.

Таким образом, нанотехнология позволяет создавать самоочищающиеся покрытия, обладающие также водоотталкивающими свойствами. Уже разработано самоочищающееся ветровое стекло, внешняя поверхность которого покрыта нановорсинками. На таком стекле «дворникам» делать нечего. Уже есть в продаже постоянно чистые колесные диски для колёс автомобилей, самоочищающиеся с использованием «эффекта лотоса», и уже сейчас можно покрасить снаружи дом краской, к которой бы грязь не прилипала.

Нановыключатель для батарейки

В отличие от транзисторов миниатюризация батареек происходит очень медленно. Их размер, приведённый к единице мощности, уменьшился за последние 50 лет лишь в 15 раз. Да и конструкция большинства батареек не претерпела значительных изменений за эти годы, и недостатки остались теми же. Основной из них – батарейки за несколько лет полностью теряют свою мощность даже, если не работают, а лежат на складе (15 % энергии теряются каждый год).

Причиной падения со временем энергии у батареек является то, что даже у неработающих батареек электроды и электролит всегда соприкасаются между собой, и поэтому постепенно меняется ионный состав электролита и поверхность электродов, что и вызывает падение мощности батареек. Чтобы избежать контакта электролита с электродами, их поверхность можно защитить нановолосками, несмачиваемыми водой, имитируя «эффект лотоса», о котором было рассказано выше.

Если покрыть эти волоски фторуглеродным полимером, то смачиваемостью можно будет управлять с помощью электрического поля. Таким образом, если мы хотим пользоваться батарейкой, то, достаточно подать небольшое напряжение на нановолоски и они становятся гидрофильными, в результате чего электролит заполняет всё пространство между электродами, делая батарейку работоспособной. Считают, что эта технология будет востребована для батареек в разнообразных в датчиках, например, сбрасываемых с самолёта в труднодоступных областях, использовать которые планируется лишь через несколько лет или в каких-либо специальных случаях по сигналу.

Нанотрубки делают полимерные материалы более прочными

Плотность нанотрубок в пять раз меньше, чем у стали, а прочность в десятки раз больше. Поэтому, чтобы сделать полимерные материалы более прочными, не увеличивая их веса, химики решили включать в их состав углеродные нанотрубки. Если между соседними волокнами полимерного материала поместить нанотрубку, связав её с ними углеводородными цепочками, то прочность данного участка материала приблизиться к прочности нанотрубки (см. рис. 28). Таким образом, добавка нанотрубок в 0,6% даёт 4-х кратное увеличение прочности полимера. Учёные считают, что, если нанотрубки будут занимать 10% объёма полимера, то смогут увеличить его прочность в 20 раз!