Лаборатория риса профессора Маттео Паскуали разработала покрытие, которое может заменить луженую медную оплетку, которая передает сигнал и защищает кабель от электромагнитных помех. Металлическая оплетка – самый тяжелый компонент в современных коаксиальных кабелях для передачи данных.
Исследование появится в этом месяце в журнале Американского химического общества ACS Applied Materials and Interfaces.
Замена внешнего проводника на гибкое высококачественное покрытие Райс принесет пользу самолетам и космическим кораблям, в которых вес и прочность кабелей передачи данных являются важными факторами в производительности.
Исследователь риса Франческа Мирри, ведущий автор статьи, создала три версии нового кабеля, варьируя толщину покрытия из углеродных нанотрубок. Она обнаружила, что самый толстый, около 90 микрон – примерно ширина среднего человеческого волоса – соответствует военным стандартам экранирования, а также является самым прочным; он обработал 10000 циклов изгиба без ущерба для характеристик кабеля.
«В современных коаксиальных кабелях должна использоваться толстая металлическая оплетка, чтобы соответствовать механическим требованиям и соответствующей проводимости», – сказал Мирри. «Наш кабель соответствует военным стандартам, но мы можем обеспечить прочность и гибкость без громоздкости."
Коаксиальные кабели состоят из четырех элементов: токопроводящей медной жилы, электроизолирующей полимерной оболочки, внешнего проводника и полимерной оболочки. В лаборатории Райса заменили только внешний проводник, покрыв сердечники в оболочке раствором углеродных нанотрубок в хлорсульфоновой кислоте.
По словам Паскуали, по сравнению с более ранними попытками использовать углеродные нанотрубки в кабелях, этот метод дает более однородный проводник и более высокую пропускную способность. «Это один из немногих случаев, когда вы можете съесть пирог и тоже его съесть», – сказал он. "Мы получили лучшую обработку и улучшили производительность."
По словам Мирри, замена плетеного металлического проводника на покрытие из нанотрубок устранила 97 процентов массы компонента.
Она сказала, что лаборатория работает над методом увеличения производства. Лаборатория использует свой опыт в производстве высокопроизводительных волокон на основе нанотрубок.
«Это очень похожий процесс», – сказала Мирри. «Нам просто нужно заменить выход из установки для экструзии волокна на фильеру для нанесения покрытия на проволоку. Это высокопроизводительные процессы, которые в настоящее время используются в полимерной промышленности для производства множества коммерческих продуктов. Военно-воздушные силы, похоже, очень заинтересованы в этой технологии, и в настоящее время мы работаем над проектом исследования инноваций в малом бизнесе с Исследовательской лабораторией ВВС, чтобы посмотреть, как далеко мы можем зайти в этом направлении."