FRANSE ONDERZOEKERS SPINNEN GAREN VAN KOOLSTOF NANOBUIZEN

Tot nu toe was het nauwelijks mogelijk om nuttig gebruik te maken van de bijna onovertroffen sterkte en elasticiteit van individuele koolstof buckybuisjes. Franse onderzoekers hebben nu echter een veelbelovende methode ontwikkeld om miljarden buisjes op te lijnen, zodat lange dikke vezels worden verkregen met een diameter van een paar duizendste millimeter. Hoewel de eigenschappen daarvan nog niet optimaal zijn, lijkt de methode voldoende aanknopingspunten te bieden voor verbetering (Science, 17 nov).

Veel vezels worden `gesponnen' door een polymeer in gesmolten toestand met grote snelheid door een klein gaatje te duwen en vervolgens snel af te koelen. De Fransen dachten de buckybuisjes op een soortgelijke manier te kunnen verwerken, zij het dan vanuit een oplossing (suspensie). Probleem is echter dat de buisjes elkaar in een vloeistof sterk aantrekken en daardoor samenklonteren. Daarom werd een oppervlakte-actieve stof toegevoegd, die de buisjes bij elkaar weghoudt en homogene, diepzwarte oplossingen oplevert. Die werden vervolgens via een injectiespuit in een stromende polymeeroplossing gespoten. Als gevolg van de stroming werden de buisjes zo netjes naast elkaar gerangschikt. Dat leverde lange, dunne linten op, die na te zijn gespoeld en gedroogd, onder invloed van de oppervlaktespanning ineenklapten tot dunne vezels. De diameter daarvan was onder andere afhankelijk van de grootte van de oorspronkelijke uitstroomopening en de gebruikte stroomsnelheid. Opnamen met de elektronenmicroscoop maakten duidelijk dat de vezels bestaan uit een kern van naast elkaar liggende buckybuisjes, waar alle verontreinigingen als een dunne schil omheen zaten.

Opvallend was dat de vezels niet braken wanneer er een knoop in werd gelegd, iets dat met gewone koolstofvezels onmogelijk is. Wanneer er aan werd getrokken, bleken ze te vervormen alvorens te breken. Dit komt waarschijnlijk omdat de afzonderlijke buisjes ten opzichte van elkaar kunnen verschuiven. De sterkte van de vezels is nog zo'n veertig keer kleiner dan die van de individuele moleculaire buisjes.

Uit een begeleidend commentaar wordt echter duidelijk dat dat verbeterd kan worden door de buisjes niet in een gasontlading te produceren, maar langs `chemische' weg, uitgaande van koolmonoxide. Aangezien de nu ontwikkelde methode om de vezels te spinnen betrekkelijk gemakkelijk op grote schaal kan worden toegepast, staat alleen de hoge prijs van het uitgangsmateriaal – zo'n duizend dollar per gram – commerciële toepassingen nog in de weg.