Uhlíkové nanotrubice jsou vedle přírodního grafitu a diamantu plus umělých fullerenů a grafenu další variantou, jak atomy uhlíku prostorově-chemicky uspořádat.
Tvoří je drobounké válcové útvary o průměru několika miliardtin metru, jejichž stěny jsou tvořeny jednou i více vrstvami atomů uhlíku. Mohou dosahovat délky až 100 mikrometrů. Poprvé byly laboratorně připraveny na počátku 90. let minulého století a ihned se staly velkým hitem nového, bouřlivě se rozvíjejícího technického odvětví – nanotechnologie.
Mají totiž spoustu zajímavých vlastností, jichž lze využít zejména v elektrotechnice, termodynamice a mechanice. Dnes se používají například při výrobě moderních tenisových raket či cyklistických řidítek, jimž dodávají požadovanou pevnost, ale možnosti jejich využití se zdají být neomezené.
Nanotrubice a zvuk? Zdá se, že to jde dohromady
S nápadem využít nanotrubic v akustice přišel Jiang Kaili z Tsinghua univerzity v čínském Pekingu. Všiml si, že pokud nanotrubice jistým způsobem plošně uspořádáte a zformujete je do tenkého filmu, pak poté, co na ně přiložíte napětí, mohou zesilovat zvuk!
To z nich činí téměř ideální materiál pro konstrukci zcela nového typu reproduktorů. Reproduktory na bázi nanotrubic nepotřebují, na rozdíl od klasických reproduktorů, žádné pohyblivé části (cívky, membrány), stačí jen jimi nechat procházet elektrický proud. Vše ostatní zařídí tzv. termoakustický jev.
Jak to tedy funguje?
Elektrický proud prochází materiálem a nanotrubice se podle jeho velikosti buď ohřívají (až na 80 stupňů), nebo ochlazují. Díky tomu se mění i teplota okolního prostředí (tedy vzduchu), což způsobuje tlakové změny, které vnímáme jako zvuk.
Na podobném efektu byl založen v 19. století termofon, který k produkci zvukových vln využíval tenkých kovových plíšků. Ovšem účinnost tohoto zařízení byla směšně malá, a proto se vynález nikdy neujal.
To ale podle Jianga Kailiho nanotrubicím nehrozí, neboť termoakustický jev se u nich projevuje v mnohem větší míře, zejména zásluhou jejich menší tepelné kapacity. Většina přeměněného elektrického signálu tak skončí skutečně ve vzduchu.
Navíc nanotrubicové filmy mají ještě jednu nezanedbatelnou výhodu - můžete je klidně ohnout nebo zkroutit, dokonce i natrhnout, ale na jejich funkci to nemá prakticky žádný vliv.
Celá škála aplikací
Ještě bude asi nějaký čas trvat, než se nová technologie reprodukce zvuku vyvinutá čínskými vědci definitivně uchytí, ale jedno se zdá být docela jisté – reprodukční soustavy, tak jak je známe, určitě doznají změny. Nanotrubicové reproduktorové fólie nabízejí nezměrné množství potenciálních aplikací, mohou být naneseny na okna, šaty, ale i jiné povrchy, třeba na vlajky.
A v neposlední řadě i na televizní či počítačové obrazovky. Vědci z Tsinghua univerzity očekávají, že komerčně využitelné prototypy budou mít k dispozici již v průběhu příštího roku, zbývá jen umět vyrobit dostatečné množství fólií z nanotrubic.
