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Des scientifiques développent un processus pour transformer l'air toxique en nanotubes de carbone bon marché


Les nanotubes de carbone, l’un des matériaux les plus résistants et les plus légers connus de l’homme, sont considérés comme l’un des plus grands supermatériaux au monde. Mais en dépit de bombarder constamment les nouvelles avec des applications nouvellement découvertes ou de battre de nouveaux records du monde, les nanotubes de carbone ne prennent toujours pas le contrôle du monde.

Il a été presque trois decennies depuis que Thomas C. Maganas et Alan L. Harrington ont découvert les nanotubes de carbone en 1991. Pourtant 27 ans plus tard et les nanotubes de carbone n'ont guère eu d'impact au niveau industriel. La raison est simple, les nanotubes de carbone sont ridiculement chers à fabriquer.

Cependant, Ph.D. l'étudiante Anna Douglas et leur équipe ont proposé une nouvelle solution au problème coûteux.

Transformer l'air en nanotubes de carbone bon marché

Dans un article récent publié dans les publications de l'ACS, l'équipe de scientifiques de l'Université de Vanderbilt a décrit une nouvelle méthode d'extraction de nanotubes de carbone bon marché à partir de molécules de CO in dans l'air.

Selon l'article, le coût de la consommation d'énergie était bien inférieur à la valeur des nanotubes de carbone fabriqués. Bien qu'aucune précision n'ait été mentionnée sur le prix du marché, la recherche pourrait enfin faire de la production à grande échelle de nanotubes de carbone une possibilité très proche.

«Nos avancées en matière de recherche démontrent une voie permettant de synthétiser des nanotubes de carbone de meilleure qualité que ces matériaux à moindre coût et en utilisant du dioxyde de carbone capturé dans l'air.»

«Les nanotubes de carbone les moins chers du marché coûtent environ 100 à 200 dollars (USD) par kilogramme», a déclaré Douglas. «Nos avancées en matière de recherche démontrent une voie permettant de synthétiser des nanotubes de carbone de meilleure qualité que ces matériaux à moindre coût et en utilisant du dioxyde de carbone capturé dans l'air.»

Avec cette nouvelle méthode, le processus de transformation du dioxyde de carbone en nanotubes de carbone à profit est peut-être économiquement viable. Bientôt, les entreprises pourront convertir le gaz carbonique en divers produits à base de nanotubes de carbone et les vendre à profit - peut-être le modèle commercial le plus écologique à ce jour.

«Ce que nous avons appris, c'est la science qui ouvre la porte à la construction de certains des matériaux les plus précieux de notre monde, tels que les diamants et les nanotubes de carbone à paroi simple, à partir du dioxyde de carbone que nous captons de l'air à travers notre processus», Pint m'a dit.

Comment fonctionne le processus

Le mécanisme exact de la formation des nanotubes de carbone n'est toujours pas entièrement compris. Cependant, le nouveau processus implique une méthode assez rare de production de nanotubes - électrochimie.

La méthode produit des nanotubes bon marché avec des diamètres remarquablement petits, un processus qui nécessite souvent une précision incroyable et des machines sophistiquées. Cependant, le nouveau procédé nécessite un équipement plutôt primitif.

Au lieu d'utiliser des machines complexes pour assembler de petites sections de nanotubes de carbone, la nouvelle recherche explore une approche beaucoup plus simple. La méthode consiste à superposer une fine pellicule de fer sur une feuille d'aluminium. Lorsqu'il est placé dans une solution saline et induit par un courant électrique, le fer agit comme un catalyseur pour démarrer la formation de structures de nanotubes de carbone à la surface de la plaque d'acier.

Sur cette image, l'électricité passe à travers une plaque d'acier revêtue de fer, provoquant la formation de nanotubes de carbone à la surface de la plaque.

«L'une des choses les plus intéressantes dans ce que nous avons fait est d'utiliser l'électrochimie pour séparer le dioxyde de carbone en constituants élémentaires de carbone et d'oxygène et assembler, avec une précision nanométrique, ces atomes de carbone en de nouvelles formes de matière», a déclaré le professeur adjoint Cary. Pinte. «Cela ouvre la porte à la possibilité de générer des produits vraiment précieux avec des nanotubes de carbone. Celles-ci pourraient révolutionner le monde. »

Bien que la recherche soit révolutionnaire, les chercheurs continuent de lutter pour fabriquer des brins de nanotubes de carbone de seulement quelques centimètres de long.

À ce jour, le plus grand nanotube de carbone jamais produit mesure un peu moins d'un demi-mètre de long - loin de la longueur de 100 000 km requise pour construire un ascenseur spatial.

La nouvelle est passionnante et accélérera certainement la mise en œuvre des nanotubes de carbone dans la vie quotidienne. Cependant, il faudra de nombreuses années et probablement beaucoup plus longtemps avant que tout soit compris sur la fabrication de nanotubes de carbone bon marché.


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