Создан быстродействующий фильтр из нанотрубок
Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса и Калифорнийского университета (США) под руководством Ольгицы Бакажин (Olgica Bakajin) продемонстрировали фильтрующий элемент, в котором роль мембран играют нанотрубки.
С помощью фильтра планировалось изучить транспорт газов и жидкостей через углеродные нанотрубки диаметром менее двух нанометров. На основе ранее разработанной математической модели транспорта веществ через наноструктуры было сделано предположение, что скорость прохождения веществ через нанотрубки будет крайне высокой. Расчеты ученых вполне оправдались.
Основа нанофильтра - матрица вертикально расположенных двуслойных нанотрубок, синтезированных методом осаждения в паровой фазе на подложку нитрида кремния. Заполнив свободное от нанотрубок пространство нитридом кремния, ученые сделали мембрану, состоящую из нанотрубок, вертикально закрепленных в субстрате. Травлением освободили концы нанотрубок, сделав мембрану "сквозной". В итоге исследователи получили фильтрующий элемент, который благодаря своим размерам может использоваться в МЭМС-устройствах.
Благодаря большой плотности нанопор на единицу площади нанотрубки, физика динамики жидкостей и газов в ней отличается от классической. Как установили ученые, фильтр с плотностью пор 2,5 х 1011 на см2 пропускает жидкость от 100 до 100 тыс. раз быстрее, чем это предсказывает классическая теория жидкостей. Это позволяет создавать на основе нано-мембраны коммерчески успешные системы фильтрации и опреснения воды, а также фильтры для очистки газов или воздуха. По сравнению с поликарбонатными фильтрами, нанотрубки характеризуются и меньшим пределом пропускаемых частиц.
В настоящее время ученые планируют провести ряд исследований, которые помогут приоткрыть завесу тайны над загадочным эффектом скоростного протекания веществ через нанотрубки. У исследователей уже есть предварительная теория, частично объясняющая это явление. Ученые считают, что им удалось случайно сформировать в структуре фильтра нано-поры, аналогичные аквапорам в живых клетках, которые проводят воду довольно быстро.
|
