Углеродные нанотрубки изучаются и используются уже достаточно давно. Они представляют собой листы графена толщиной всего в один атом, свёрнутые в цилиндры. Такой материал обладает целым рядом уникальных свойств, одним из самых парадоксальных из которых является прочность: несмотря на микроскопическую толщину графена, углеродные нанотрубки способны выдерживать большие нагрузки.

Для производства этого материала обычно применяется метод химического осаждения из газообразного вещества. При этом используются металлические катализаторы, ускоряющие этот процесс. Однако активность самих существующих катализаторов недостаточно высока. Благодаря испытаниям учёные смогли исключить данный недостаток. Для этого они наблюдали, как ведёт себя в реакторе газообразный ферроцен, который является предшественником катализатора. Вообще образование углеродных нанотрубок – процесс довольно сложный и многоступенчатый, и необходимые параметры материала удаётся получить лишь с помощью тщательного контролирования различных параметров.

Оказалось, что скорость ввода катализатора и концентрация углекислого газа в реакторе напрямую влияют на производительность синтеза и свойства получаемых нанотрубок. Следовательно, если использовать метод тонкой настройки параметров подачи катализатора и углекислого газа, можно добиться максимального выхода материала.

Исследователям во время экспериментов удалось увеличить количество углеродных нанотрубок в девять раз. При этом большинство их параметров оставались без изменений (диаметр трубок, электрическая проводимость, процент дефектных изделий и др.).

По словам авторов работы, при обычном производстве углеродных нанотрубок эффективность работы катализатора не учитывается, и в этом состоит недостаток традиционных методов. Предложенный ими способ позволяет изготавливать гораздо больше материала, существенно не увеличивая затраты на производство. Следовательно, стоимость углеродных нанотрубок и материалов на их основе должна будет существенно снизиться.

Работа российских учёных была освещена в журнале Chemical Engineering Journal. На неё возлагаются большие надежды, поскольку материалы на основе графеновых трубок необходимы в таких областях, как авиационное и космическое производство. Углеродные материалы там начинают всё больше заменять традиционные металлы, даже при изготовлении стерилизаторов, которые требуют устойчивости к высоким температурам.