Углеродные нановолокна в последнее время все шире применяются в виде катализатора, как электродный материал, а также как замечательный адсорбент. Их используют для очистки жидкостей и газов от примесей и добавляют к полимерным материалам, чтобы улучшить их свойства.
Исследователи из Института катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН обнаружили еще одно ценное свойство углерода. Они научились из углеродных волокон диаметром от 3 до 500 нанометров формировать цилиндры (почти готовые нанотрубки), системы конусов, вложенные один в другой, или просто плотную упаковку в зависимости от того, какой взят катализатор и в каких условия проводится реакция.
Процесс получения всех этих наноструктур довольно прост и поэтому позволяет утилизировать отходы производства - различные углеводородные газы, которые вдобавок становятся прекрасным сырьем для производства водорода.
Для проведения реакции необходимы установка, обеспечивающая идеальное перемешивание смеси метана и инертных газов (аргона, гелия или азота) в микрореакторе, и никелевый катализатор, состоящий из частиц размером от 12 до 60 нанометров.
В ходе эксперимента исследователи заметили интереснейший феномен: наночастицы катализатора самоорганизовывались. Причем при 500оС явление не наблюдалось, а уже при 550оС происходила самоорганизация. Частицы размером 12 нанометров самопроизвольно укрупняются, а диаметром 60 нанометров - уменьшаются в размере. Эту интересную загадку ученые собираются разгадать уже в скором будущем.
Меняя температуру и состав газовой смеси, можно изменять толщину нановолокон. Например, используя только чистый метан при 500оС, можно получить волокна диаметром 50-60 нанометров, а в смеси равных количеств метана и аргона при 600оС они получаются тоньше - уже 30-40 нанометров. И совсем тонкие волокна - 20 нанометров - образуются, если уменьшить содержание метана до 10%.
Возможность менять толщину волокон и выбирать форму их упаковки открывает широкий простор для творчества. А как именно и почему катализаторы разного типа влияют на способ упаковки углеродного нановолокна, еще предстоит выяснить.
