Na czym polega technologia nanowarstw kompozytowych?

Nanotechnologia to stosunkowo młody dział nauki, obejmujący różnego rodzaju techniki wytwarzania struktur z elementów wielkości pojedynczych atomów lub cząsteczek. Techniki te mogą być wykorzystywane między innymi w produkcji warstw nanokompozytowych.

Nanotechnologia i nanomateriały

Nanomateriałami nazywamy struktury o wymiarach nanometrycznych, tj. posiadających średnicę rzędu miliardowej części metra. Bardzo charakterystyczną cechą nanomateriałów jest duży stosunek pola ich powierzchni do objętości, dzięki czemu możliwie jest wzmocnienie ich niektórych właściwości, np. mechanicznych lub elektrycznych w porównaniu do ich odpowiedników w skali makro. Nanocząsteczki, z których wykonywane są tego typu materiału mogą przyjmować różne kształty, między innymi kul czy rurek. Istnieją również metody umożliwiające wytwarzanie nanomateriałów zbudowanych z więcej niż jednego rodzaju atomów – takie materiały nazywamy nanokompozytami. Nowatorska metoda ich otrzymywania została opracowana w warszawskim Instytucie Tele- i Radiotechnicznym. Na czym ona polega i jak może zostać wykorzystana?

Jak powstają nanowarstwy kompozytowe?

Opracowana przez ITR technologia umożliwia produkowanie materiałów węglowych modyfikowanych cząsteczkami metali takich jak żelazo, pallad lub nikiel. Proces ten przebiega z wykorzystaniem ferrocenu, czyli związku metaloorganicznego, stanowiącego źródło atomowego żelaza w procesie katalitycznego procesu pirolizy ksylenu. Umożliwia on wytworzenie wielościennych rurek węglowych, których długość zależna jest od czasu trwania procesu, zaś średnica od wielkości cząsteczek żelaza pochodzących z ferrocenu. Tak otrzymane nanorurki można wykorzystać następne w produkcji nanokompozytów, znajdujących zastosowanie w elektronice. Powstają one w wyniku dwustopniowej metody PVD-CVD – polega ona na połączeniu nanorurek z metaloorganicznym związkiem niklu i fulerenem C60 oraz wprowadzony w procesie pirolizy ksylenem. Ostatecznym wynikiem takiego działania jest otrzymanie cienkiej, nieprzekraczającej grubości 400 nm warstwy, złożonej z krótkich nanorurek o małej gęstości rozłożenia na powierzchni. Tak otrzymana warstwa odznacza się wysokim współczynnikiem wzmocnienia pola elektrycznego, dzięki czemu może być stosowana jako emiter polowy. Instytut Tele- i Radiotechniczny pracuje równolegle nad wieloma innymi projektami, między innymi nad technologią wytwarzania nanoporowatych warstw węglowo-palladowych, które znajdują zastosowanie w czujniki wodoru lub jego związków.