Представьте себе коробку, которую вы подключаете к стене, которая очищает ваш токсичный воздух и платит вам деньги.
По сути, это то, к чему пришли исследователи из Университета Вандербильта после того, как открыли схему превращения углекислого газа в самый ценный из когда-либо продаваемых материалов - углеродные нанотрубки малого диаметра.
Углеродные нанотрубки - это суперматериалы, которые могут быть прочнее стали и более проводящими, чем медь. Причина, по которой они используются не во всех сферах применения, от аккумуляторов до шин, заключается в том, что эти удивительные свойства проявляются только в мельчайших нанотрубках, которые чрезвычайно дороги. Команда Вандербильта не только показала, что они могут производить эти материалы из углекислого газа, всасываемого из воздуха, но и как сделать это намного дешевле, чем любой другой метод.
Эти материалы, которые доцент кафедры машиностроения Кэри Пинт называет «черным золотом», могут перевести разговор с негативного воздействия выбросов на то, как мы можем использовать их в технологиях будущего.
Одна из самых захватывающих вещей в том, что мы сделали, - это использование электрохимии для разделения углекислого газа на элементарные составляющие углерода и кислорода и сшивания этих атомов углерода с нанометровой точностью в новые формы материи, - сказал Пинт. «Это открывает возможность производить действительно ценные продукты с углеродными нанотрубками.
"Они могут произвести революцию в мире."
В отчете, опубликованном сегодня в ACS Applied Materials and Interfaces, Pint, междисциплинарный доктор материаловедения. Студентка D. Анна Дуглас и ее команда описывают, как крошечные наночастицы в 10 000 раз меньше человеческого волоса могут быть получены из покрытий на поверхностях из нержавеющей стали. Главное было сделать их достаточно маленькими, чтобы они были ценными.
«Самые дешевые углеродные нанотрубки на рынке стоят около 100-200 долларов за килограмм», - сказал Дуглас. «Наше исследование демонстрирует способ синтеза углеродных нанотрубок лучшего качества, чем эти материалы, с меньшими затратами и с использованием углекислого газа, улавливаемого из воздуха».
Но создание маленьких нанотрубок - непростая задача. Исследовательская группа показала, что процесс, называемый созреванием Оствальда, когда наночастицы, из которых растут углеродные нанотрубки, изменяются в размерах до большего диаметра, является ключевым соперником для создания бесконечно более полезного размера. Команда показала, что они могут частично преодолеть это, настроив электрохимические параметры, чтобы свести к минимуму эти надоедливые большие наночастицы.
Эта основная технология привела Пинта и Дугласа к соучрединию SkyNano LLC, компании, ориентированной на использование науки об этом процессе для масштабирования и коммерциализации продуктов из этих материалов.
Мы узнали, что наука открывает двери для создания некоторых из самых ценных материалов в нашем мире, таких как алмазы и однослойные углеродные нанотрубки, из углекислого газа, который мы улавливаем из воздуха через наш процесс», - сказала Пинт.