Voor het eerst is er een methode om de stroomsterkte te meten die koolstofnanobuisjes maximaal kunnen hebben. En nu weten we zéker dat ze beter presteren dan een even zware koperdraad, schrijven onderzoekers van Rice University (VS) in Advanced Functional Materials.

Om precies te zijn blijken de 20 micrometer dikke koolstofdraadjes van Matteo Pasquali en collega’s, gesponnen met technieken uit het Arnhemse lab van Teijin Aramid, per eenheid van gewicht viermaal zo veel te kunnen hebben als koper. Dat maakt ze in principe interessant voor toepassingen waar de kosten er niet zo toe doen maar gewichtsbesparing des te meer, zoals in vliegtuigen.

Volgens Pasquali kun je nu zelfs voorzichtig gaan denken aan een elektrische ‘drone’ met een héél erg lang verlengsnoer.

Die maximale stroomsterkte heeft te maken met de weerstand van de draad. Die laat het materiaal opwarmen. Bij een bepaalde temperatuur ontstaat een evenwicht tussen de warmteproductie en de warmte-afvoer naar de omgeving. Maar als die evenwichtstemperatuur te hoog wordt brandt de draad door. Als hij tenminste niet vóór die tijd al zo slap is gaan hangen dat hij kortsluiting maakt.

Het probleem met koolstofnanobuisjes is dan dat er meerdere varianten van bestaan, die sterk verschillen qua stroomgeleiding. De beste kwaliteit presteert op papier een factor 1.000 beter dan koper. Maar met de huidige stand der techniek is het volgens Pasquali onmogelijk om deze kwaliteit te produceren in de hoeveelheden die je nodig hebt voor commerciële kabelproductie.

De door hem en Teijin gesponnen draadjes zijn dus sub-optimaal qua geleiding. Maar tot nu toe kon niemand meten hoe sub-optimaal. ‘Er gaapt een kloof tussen elektronici die geleiders doormeten en materiaalwetenschappers die aan koolstofnanobuisjes werken’, verzucht Pasquali.

Voor zover hij en zijn mede-auteurs weten, is hun nieuwe meetmethode de eerste die een eerlijke vergelijking maakt.

Ze hebben het uitgeprobeerd in stikstof, in argon, in lucht en in vacuüm Dat laatste is uiteraard niet zo best voor de warmte-afvoer. Pure stikstof werkt in de paktijk het beste, al lijkt lucht niet zo veel slechter te zijn.

bron: Rice