Команда ученых под руководством Веселина Шанова из Nanoworld Lab использует весь свой опыт в области электронной, химической и механической инженерии, чтобы создать «умные» материалы, которые будут заряжать смартфоны и прочие гаджеты, пишет Science Daily.

Это станет возможным, благодаря уникальным механическим характеристикам углеродных нанотрубок. Они прочные, термостойкие и прекрасно проводят электричество. Исследователи убеждены, что именно углерод придет на смену полиэстера и других синтетических волокон.

В 2007 году Nanoworld Lab установила мировой рекорд, вырастив нанотрубку длиной почти 2 см. Сегодня они стали в десятки раз длиннее: ученые научились растягивать маленький волокнистый квадрат нанотрубок на промышленной катушке, превращая его в текстильную нить. Она очень похожа на паутинку, и ее можно вплетать в ткани.

«Текстиль с углеродными нанотрубками на вид не отличается от обычной ткани, и его можно использовать в самых разнообразных целях», — объяснил Шанов.

«Он может выполнять функции датчиков для выявления тяжелых металлов в воде, а также стать системой хранения энергии, суперконденсатором или аккумулятором».

Для военных это будет настоящим спасением, поскольку им приходится носить с собой тяжелые батареи для зарядки фонарей, приборов ночного видения и переговорных устройств — аккумуляторы составляют до трети всего обмундирования. Если часть их функций возьмет на себя одежда с вплетенными углеродными нанотрубками, это станет огромным преимуществом в полевых условиях.

Увы, до до появления одежды из углеродных нанотрубок на подиумах Парижа еще далеко — такая ткань слишком дорого стоит.

«Наш заказчик беспокоится не о цене, а о функциональности нового материала. Но как только мы усовершенствуем процесс создания нитей из нанотрубок, масштабы производства вырастут, а стоимость упадет. Тогда наша умная ткань найдет применение не только в армии, но и в повседневной жизни», — уверен один из авторов исследования Марк Хаасе.

Сейчас лаборатория Университета Цинциннати производит не более 45 метров материала с вплетенными углеродными нанотрубками за раз.

Обычные ткацкие станки требуют километры нитей, и ученые убеждены, что со временем они смогут обеспечить промышленность достаточным количеством «паутины» из нанотрубок. Но до тех пор массовое производство умной ткани будет невозможным.

Решением этой проблемы занимается ИИ ARES, который моделирует тысячи возможных вариантов создания углеродных нанотрубок в промышленных масштабах. Он придумывает эксперимент, исследует результаты и адаптирует их для нового эксперимента. ARES тратит на это в 100 раз меньше времени, чем обычные ученые.

Со временем именно углеродные нанотрубки придут на смену медным проводам в автомобилях и самолетах, существенно уменьшив их вес и повысив топливную эффективность. С помощью углерода можно будет фильтровать воду и получать сведения о состоянии здоровья посредством биометрических датчиков нового типа. Уникальные свойства нанотрубок собираются использовать и в медицинских целях. В частности, с их помощью можно доставлять в организм сверхточные дозы лекарства.

«Для этого нанотрубку с необходимым веществом нужно покрыть молекулами белка. Клетки примут их за строительный элемент и „съедят“. Таким образом, можно будет поддерживать здоровые клетки, заменять больные и даже убивать раковые клетки», — утверждает Хаасе.

Однако, сначала специалисты хотят убедиться, что углеродные нанотрубки нетоксичны. Более ранние исследования выявили, что при определенных условиях они вызывают повреждения легких, сравнимые с воздействием асбеста. Последние испытания выглядят гораздо более обнадеживающе.

Главным преимуществом углеродных нанотрубок является то, что их можно делать из чего угодно. Нужен только катализатор из металла — железа или никеля — и углерод.

То есть, говоря о производстве миллионов тонн углеродных трубок, мы не должны думать, что речь идет о производстве чего-то дефицитного, уверяют исследователи.

В частности, специалисты Университета Вандербильта смогли создать углеродные нанотрубки прямо из воздуха. Они использовали электрохимию для расщепления диоксида углерода на элементарные составляющие — углерод и кислород — и соединили в новую форму материи с нанометровой точностью. Теперь, имея рабочую технологию, ученые решили коммерциализировать ее и основали компанию SkyNano, которая займется дальнейшей разработкой процесса.