Nanorurki to struktury, mające postać pustych walców. Najlepiej znane to nanorurki węglowe, których ścianki zbudowane są z jednoatomowej warstwy grafitu zwanej grafenem. Problem z nimi polega na tym, że albo nie można ich łączyć z innymi materiałami, albo jeśli to się uda, utracą swoje unikalne właściwości. Naukowcy z grupy Functional Nanomaterials - Uniwersytetów w Kilonii i Trento opracowali metodę, która pozwala stworzyć funkcjonalną strukturę 3D, potrafiącą wytrzymać ekstremalne obciążenia. Wyniki badań zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie Nature Communications.
Ponieważ wcześniejsze próby chemicznego łączenia rurek zmieniały ich strukturę molekularną, co drastycznie pogarszało ich właściwości, zespół postanowił zmienić podejście. Stworzyli oni strukturę z porowatego materiału ceramicznego wykonanego z tlenku cynku, na którą spływała woda wymieszana z włóknami nanorurek. Porowata konstrukcja wchłaniała ciecz, jak gąbka, a nanorurki otulały szkielet tworząc strukturę podobną do filcu. Dzięki otulającej warstwie, wytrzymałość materiału ceramicznego wzrosła 100 000 razy. "Dzięki włóknistej powłoce, materiał ceramiczny może wytrzymać nacisk około 7,5kg, a bez niego zaledwie 50g - tak jakbyśmy go dopasowali do ścisłego swetra wykonanego z nanorurek węglowych, które zapewniają mu mechaniczne wsparcie" - podsumował główny autor badania Fabian Schütt.
W następnym etapie rozpuszczono ceramiczne rusztowanie za pomocą trawienia chemicznego. W efekcie powstała sieć 3D składająca się z cieniutkich rurek o bardzo rozwiniętej powierzchni. Ogromne puste przestrzenie, wewnątrz tej przestrzeni, mogą być wypełnione, np. polimerem, bez zmiany ich struktury molekularnej. To otwiera zupełnie nowe możliwości dla kompozytów stworzonych z rurek i tworzyw sztucznych, przy zachowaniu charakterystycznych właściwości nanomateriału wzbogaconego o cechy dodatkowego surowca.
Naukowcy twierdzą, że proces może zostać przeniesiony na struktury sieciowe wykonane z innych nanomateriałów - co jeszcze bardziej rozszerzy zakres możliwych zastosowań. Teraz zostało już tylko stworzyć paletę rzeczy, gdzie nowoczesne rozwiązanie może zostać wykorzystane.
