Kolbaserade nanostrukturer

Kolbaserade nanomaterial en stor utvecklingspotential för framtida tillämpningar inom elektronik och elektromekaniska kretsar. De består, generellt sett, utav grafen-liknande atomära lager som rullats ihop till rör eller andra former som är staplade i varandra. Kolnanorör består då av grafen-lager som är ihoprullade till koncentriska rör, medans för kolnanofibrer så ligger planen hos grafen inte helt parallellt med fiberns riktning. Grafen är i sig väldigt styvt i planet, och har även en väldigt god elektrisk ledningsförmåga, detta gör att nanorören får en hög styvhet och en god elektrisk ledningsförmåga. Kombinerat med deras låga vikt så har man mycket goda egenskaper för att utgöra flexibla elektriska ledare och elektroder i tex. superkondensatorer. Kolfibrer har en något lägre elektriskt ledningsförmåga och är mindre styva, men de är lättare att tillverka med en god kontroll över tillväxten.

Egenskaperna hos materialen bestäms till stor del av den atomära strukturen, dvs uppbyggnaden av nanostrukturen och dess kristallinitet. Karakteriseringen av nanostrukturer dess egenskaper är dock väldigt krävande ur experimentell synvinkel, och särskilt analyser av fristående individuella rör och fibrer är svåra på grund av deras storlek. I detta projekt använder vi särskilt utvecklade forskningsinstrument som möjliggör mätning hos just individuella fibrer. Mätningarna utförs inuti elektronmikroskop och vi kan då både se och röra vid strukturerna på nanometer nivå. Detta möjliggör karakteriseringar mekanisk styvhet och styrka ihop med deras elektriska ledningsförmåga och atomära struktur.

Böjning av ett kolnanorör i ett transmissionselektronmikroskop och dess kraftkurva under böjningen.