Nanokarbonrør i pulverform. (Foto: NRK)
På Kjeller utenfor Oslo samarbeider Institutt for energiteknikk med høyteknologifirmaet n-Tech om å finne ut hvordan nanokarbonrør kan masse-produseres og tas i bruk av industrien. Nano-karbonrør er et helt nytt stoff med ekstreme egenskaper.
Flytter atomer
Ved å flytte rundt på atomene eller omdanne atomstrukturen i et molekyl, kan forskerne bygge opp nye stoffer helt fra grunnen av. Måten atomene er strukturert på, gjør nanokarbonrør til verdens sterkeste stoff - åtte ganger sterkere enn stål, men samtidig lettere enn aluminium. Hvert nanokarbonrør er så lite at det går 50 000 av dem på tykkelsen av et hårstrå!
Tåler ekstreme forhold
Nanokarbonrør vil kunne forsterke utstyret til polfarerne. (Foto: Forsvarets Mediesenter)
Polfarer Rune Gjeldnes kan bli blant de første til å ta i bruk de nye materialene. Han oppsøker ekstreme forhold, og må stole på at utstyret tåler møtene med is og sne. - Drømmen ville vært en superlett og uknuselig pulk og et par ski som aldri brekker. På siste ekspedisjon over Nordpolen til Canada var ulykken nesten ute da vi nesten gikk tomme for mat og det siste paret med ski brakk, sier Gjeldnes.
Svært kostbart
Pinheiro ser fram til storproduksjon av nanokarbonrør. (Foto: NRK)
I dag koster 1 gram nanokarbonrør ca. 1000 kroner. Hvis industrien skal bli interessert, må kostnadene ned. - Nå produserer vi 10 gram om dagen, men målet er å komme opp i kilovis, forteller Jean-Patrick Pinheiro, forskningsleder ved n-Tech. Han kjører eksperimenter i en liten reaktor som produserer nanokarbonrør ved hjelp av lysbuemetoden.
Lysbuemetoden
Arne Skjeltorp leder forskning på nanokarbonrør på Kjeller. (Foto: NRK)
To karbonelektroder settes mot hverandres og tilføres spenning. Lysbuen som oppstår holder 4000 grader og skaper en forvandling. Karbonet fra den ene elektroden fordamper og avsettes som "skjeggvekst" på den andre. - På denne måten vokser det nye stoffet nesten mirakuløst opp av seg selv, sier Arne Skjeltorp, professor ved Institutt for energiteknikk (IFE).
Bak denne banebrytende metoden står nord-mannen Thomas Ebbesen. Han er i dag professor ved Pasteurinstituttet i Strasbourg og en av verdens fremste forskere innen nanoteknologi.
Ny atomstruktur
Blyantspissen er laget av grafitt. (Foto: NRK)
Selve forvandlingen foregår på atomnivå. Fra før finnes rent karbon i ulike former med forskjellig atomstruktur. Diamant er én form, grafitt en annen. Nanokarbonrør er en tredje form. Karbonatomene i grafitt er strukturert som en flat hønsenetting. I 1991 oppdaget japaneren Sumio Iijima at at nettene også kunne omdannes til rør. Forskermiljøet på Kjeller ligger langt fremme i Europa med å utforske produksjon og bruk av flerveggete nanokarbonrør – en struktur som gjør stoffet enda sterkere.
Supersterk plast
Atomreaktoren på Kjeller (Foto: NRK)
Atomreaktoren på Kjeller har fått en ny fremtid som verktøy for nanoteknologien. Pulveret av nanokarbonrør må blandes ut i andre stoffer for at styrken skal kunne utnyttes i materialer. Proble-met er at nanokarbonrørene lett kleber seg sammen. I reaktoren kan Skjeltorp og medarbei- derne hans studere hvor godt stoffet blander seg ut for eksempel i plast.
Atomreaktoren produserer nøytroner som igjen kan brukes til å lage bilder av det som skjer på nanometernivå. En blanding av plast og nanokarbonrør plasseres i instrumentet. Nøytroner skytes gjennom dette materialet. En detektor fanger opp nøytronene og lager et bilde av hvordan nanokarbonrørene har fordelt seg blant plastmolekylene.
Nanoteknologi vokser
Nanokarbonrør i materialer er et av flere felt innenfor nanoteknologi. Både Institutt for energiteknikk, NTNU, Forskningsparken i Oslo og Universitetet i Bergen har forskningprogrammer knyttet til nanoteknologi. I perioden 2003-2006 vil Forskningsrådet støtte forskning på nanoteknologi med 60 millioner kroner. - Nanoteknologi er et av våre store satsningsområder, sier Dag Høvik i Forskningsrådet.
Se videoinnslaget her:
Sendt på Schrödingers katt torsdag 27. november 2003.