Dansk iværksætter vil sælge ’nanostål’ i metermål

Jens Vinther dyrker skove. Kulsorte miniatureskove, hvor stammerne står ganske tæt – faktisk så tæt, at der er plads til 80 milliarder af dem på en enkelt kvadratcentimeter.

Hvert træ i skoven er et kulstof­nanorør, der er blevet passet og plejet, så det har vokset sig en fjerdedel af en millimeter højt – hvilket er lidt af en bedrift for et rør, der blot er i omegnen af 10 milliontedele af en millimeter i diameter.

Som ude i naturen får stammerne i Jens Vinthers skove ikke lov at stå i fred, når de er udvoksede. De mange nanorør, der udelukkende består af kulstofatomer, bliver væltet, hvorefter de filtrer sig sammen og kan forvandles til plader af et stærkt letvægtsmateriale, som Jens Vinther lidt misvisende kalder nanostål.

I modsætning til de enkelte kulstof-nanorør, der er så ekstremt små, at de kun lader sig se i elektron­mikroskop, er nanostål til at tage og føle på. Og materialet har en række spændende mekaniske, elektriske, optiske og termiske egenskaber, som nu skal udforskes nærmere.

»Nanostål er fem gange så stærkt som stål, og det kan blive endnu stærkere. Det er en god elektrisk leder og en termisk isolator, og hvis det spindes til en tråd, kan tråden trækkes ud til dobbelt længde uden at miste ledeevnen. Det kan lyse, hvis man sætter strøm til det, og det kan fungere som en højttaler, fordi det kan opvarme luften omkring sig lynhurtigt,« fortæller Jens Vinther begejstret, mens han viser en af de allerførste prøver på en danskproduceret nanoskov frem:

»En nanoskov er ekstremt klæbende, omtrent på samme måde som fødderne på en gekko, og den kan bruges til vibrationsdæmpning. Den absorberer næsten alt det lys, der rammer den, så derfor kan den blandt andet bruges til supereffektive vakuumsolfangere, og den kan forhindre lys i at strejfe omkring i teleskoper. Det er næsten kun fantasien, der sætter grænsen.«

Nanoskovene gror frem i en maskine, en speciel DVC-ovn, som Jens Vinther efter adskillige års tilløb nu endelig har fået samlet i et interimistisk laboratorium i Risskov ved Aarhus. Teknologien blev udviklet af forskere fra University of Texas i Dallas, som tilbage i 2005 beskrev den i en artikel i det videnskabelige tidsskrift Science.

Den artikel vakte Jens Vinthers nysgerrighed, og han besluttede at prøve kræfter med nanoteknologiens fagre nye verden. Han uddannede sig til diplomingeniør i nanoteknologi og fik kontakt til de amerikanske forskere, som han siden har haft et fint samarbejde med.

​Nanoskovene vokser på stykker af jernbelagte silicium-wafere som den, Jens Vinther her spejler sig i. ​(Foto: Carbon Nano Europe) Illustration: Carbon Nano Europe

Eneste maskine i Europa

Jens Vinther har ikke den store forstand på penge og forretningsplaner, men han får god økonomisk opbakning af og sparring fra investoren Simon Skouboe. Nu er der endelig blevet råd til maskinen i Risskov, der er den eneste af sin slags i Europa. I den vokser de små nanoskove på jernbelagte siliciumplader, der er 8-10 cm i længden og cirka fire cm i bredden. Varm acetylengas leverer de kulstofatomer, der får nanorørene til at gro nedefra og op.

De flervæggede kulstofnanorør, der hver består af adskillige rør inde i hinanden, klæber sig meget gerne til andre materialer, så hvis man for eksempel tager et barberblad, fører det helt hen til udkanten af skoven og trækker det vandret væk igen, så følger nanorørene med. På den måde kan Jens Vinther trække en cirka 18 mikrometer tynd og mange meter lang film, der består af et net af sammenhængende kulstof-nanorør.

For hver tre meter lang film, man trækker ud, forsvinder kun en enkelt centimeter af nanorørskoven, og det tager kun et minut at trække syv meter ud. Den tynde, gennemsigtige film er en form for aerogel, der ikke er meget tungere end luft. En kvadratmeter vejer blot 27 milligram.

Filmen er elektrisk ledende og klæbende, og den klapper sammen til en langt tyndere film med en tykkelse på omkring 50 nanometer, hvis den for eksempel dyppes i ethanol, der bagefter får lov til at fordampe væk.

Langt stærkere end stål

En luftig film af kulstof-nanorør kan holde til en hel del, og endnu bedre bliver det selvfølgelig, hvis flere lag klistres sammen. De amerikanske forskere har målt en trækstyrke på 465 megapascal pr. gram pr. kubikcentimeter for et 18-dobbelt lag, og det er langt mere, end selv det stærkeste stål kan byde på.

Det er netop på grund af den populære sammenligning med styrken af stål, at Jens Vinther har valgt navnet nanostål, selv om de to materialer i øvrigt ikke har meget med hinanden at gøre. Nanostål er let og superstærkt, og det må da være interessant for mange virksomheder, mener Jens Vinther.

Heri bakkes han op af Kristian Oluf Sylvester-Hvid, der er faglig leder i Center for Nano- og Mikroteknologi på Teknologisk Institut:

»Nanoteknologi har et kæmpe potentiale i forhold til industrielle anvendelser. Der har ikke været mange eksempler på brugen af nanoteknologi i industrielle produkter, men det her har en meget direkte appel til ingeniører. Nu kan man lave tråde og garn, stof og væv af kulstof-nanorør, og det giver en kildende fornemmelse – nu begynder det at blive til noget rigtigt,« siger han og fortsætter:

»Det er i letvægtskonstruktioner, dette materiale er interessant. Alle de steder, hvor vægten har kritisk betydning i forhold til elektriske, termiske eller styrkemæssige egenskaber, er det værd at kigge på kulstofnanorør.«

Nanostål på testbænken

Teknologisk Institut er blandt de første kunder i butikken hos Jens Vinther og hans firma, Carbon Nano Europe. Nu skal det vise sig, om det nanostål, som produceres nord for Aarhus, også dur til noget.

»Vi har bestilt nogle prøver, og så vil vi teste dem og finde ud af, hvad de kan,« fortæller Kristian Oluf Sylvester-Hvid. Og han har et særligt projekt i tankerne:

»Vi kunne godt tænke os at fremstille ultralette tryktanke til lagring af brint i små helikoptere eller fly. Brinten skal bruges i en brændselscelle, og så er spørgsmålet, hvor let man kan lave en tank, der kan holde til et tryk på 700 bar. Tråde af kulstof-nanorør kunne have et potentiale her.«

Kristian Oluf Sylvester-Hvid har stor respekt for Jens Vinthers projekt, men han påpeger dog også, at der internationalt er stærke konkurrenter på markedet for plader og tråde af kulstof-nanorør, der kan trækkes på flere forskellige måder. Desuden er det endnu ret usikkert, i hvor høj grad lange tråde har samme fantastiske egenskaber som de enkelte nanorør, men det er jo netop det, der nu skal undersøges.

Det er ikke kun Teknologisk Institut, der har vist interesse for nanomaterialet, fortæller Jens Vinther:

»DTU Vindenergi ved Risø er interesseret. De vil gerne finde ud af, om man kan bruge nanostål til at forstærke de kompositmaterialer, der bruges til vindmøllevinger. Elforsk har også været på besøg, og de var meget interesserede i at støtte forskning og udvikling af nanostål som energibesparende lyskilde og finde ud af, hvor nanostål kunne bidrage til at gøre produkter mere energieffektive.«

Jens Vinther håber, at danske virksomheder vil få øjnene op for mulighederne i nanoteknologi, nu hvor de kan få fingre i danske vareprøver. Hvis industrien vender tommelfingeren opad og vil skyde penge i udvikling af materialet, vil han bygge en større maskine, der kan producere nanostål i døgndrift.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Kunne man lave en "togvogn", af denne type af materiale, ville - vægt, styrke og de "bærende konstruktioner" - kunne blive meget anderledes.

Ros til udviklingsarbejdet

  • 7
  • 2

Når Ole Rasmussen nu kommer med et lødigt og konstruktivt indlæg, vil det da være almindelig høflighed, at argumentere imod, i stedet for bare at give et anonymt minus.

  • 9
  • 2

Hvad f....er 465 megapascal pr. gram pr. kubikcentimeter ? Der er helt kuk i enhederne. Der står også noget om hvor lidt en film vejer pr arealenhed uden at tykkelsen er angivet. Var det ikke på tide at ing.dk overvejede at ansætte blot én medarbejder med relevant teknisk baggrund - det er trods alt teknikere der er den primære målgruppe for bladet.

  • 1
  • 4

Hej Kristian,

Hvis du nu læser artiklen grundigt, før du kommer med sure opstød, vil du finde ud af, at det er den 18 mikrometer tynde film, der vejer 27 milligram pr. kvadratmeter.

Hvilken enhed vil du foreslå, at man benytter, når man gerne vil sammenligne trækstyrke for forskellige materialer?

Mvh Henrik Bendix Journalist

  • 3
  • 0

Hej Henrik

Normalt opgiver man trækstyrken i Pa eller med præfix MPa. Pa er Newton per Kvadratmeter, altså Kraft pr areal.

I artiklen anvender du enheden MPa/g*cm3, Altså kraft pr areal * masse * volumen I min verden giver dette ikke nogen mening og jeg kan umildbart ikke sammenligne det med stål.

  • 0
  • 0

Hej Martin,

Ja, trækstyrken angives normalt i pascal, men hvis man gerne vil sammenligne forskellige materialer, kan det give mening også at have massefylden med.

Jeg har i øvrigt tallet (og enhederne) fra den videnskabelige artikel, der gjorde Jens Vinther interesseret i "nanostål". Den kan ses her: http://www-eng.lbl.gov/~shuman/NEXT/MATERI...

Mvh Henrik

  • 1
  • 0

Hej Henrik, Trækstyrker måles i MPa. (Pa = N/m^2)

MPa pr. gram pr. cm^3 giver ingen mening.

Jeg æder delvis min bemærkning om vægt af filmen i mig igen - sorry. Når man taler om densitet opgives denne normalt som kg/m^3 (eller g/cm^3 hvis man er kemiker) For at muliggøre direkte sammenligning med andre materialer bør man regne densiten ud. Kender man tykkelse, vægt og areal, kræver det en regnemaskine før man kan sammenligne med noget andet.

Superfint du gad at svare på mit brok - tak for det.

  • 2
  • 0

Det hjælper hvis man lige sætter parentes : 465 MPa/(g/cm3) - det kaldes gravimetric strength (evnt gravimetrisk styrke på dansk?). Jeg kan ikke finde ret mange andre end dem der netop laver kulstof nanorørs materialer der bruger "gravimetric strength". ... det er jo nok fordi at tallene bliver dejligt høje når man dividerer med noget småt.

Man kan læse om "nanostål" materialerne her, i en online præsentation fra Baughmans gruppe: http://bakerinstitute.org/media/files/even... ... der er mange spændende ideer til anvendelser - jeg kan godt forstå at Jens Vinther er hoppet på den - og god vind herfra DTU! - det bliver spændende at følge. Jeg skrev også om det i 2008, efter et besøg i Beijing: http://ing.dk/blog/nanohoejttaleren-er-tyn...

Men for en god ordens skyld synes jeg lige jeg vil nævne at et CVD system til at dyrke vertikale nanorør har stået i DTU Danchip i 4 år og lavet både nanorør og grafen i metervis. Det er et Aixtron "Black Magic" Cold Wall Chemical Vapor Deposition system. Bl.a. har min kollega Klaus Bo Mogensen dyrket nanorør på en mikrochip - til sortere proteiner og andre småting hurtigt, nemt og billigt : http://orbit.dtu.dk/fedora/objects/orbit:7...

Men : meget spændende, og held og lykke Jens!!!!

  • 1
  • 0

Må jeg foreslå Jens Vinther at identificere og efterfølgende fokusere på ÉN specifik applikation ('én' som i 'en eneste' applikation ;-))

Mangen en iværksætter har gennem tiden brændt fingre og kapital på at konstruere f.eks. en sensor der kan måle alt mellem himmel og jord, eller et materiale der kan bruges under vand og 10 km. ude i rummet og i flyvemaskiner og i gummisko.

Lær af historien: De materialer der i dag benyttes i et væld af applikationer og sammenhænge, er alle blevet 'født' og afprøvet i en helt specifikke anvendelser og først derfra og derefter har anvendelsesmulighederne åbenbaret sig og spredt sig til andre områder.

  • 1
  • 0

Måske kan nye EU penge fremme udviklingen

http://epn.dk/okonomi2/global/europa/ECE70...

187 mia kr - der burde kunne komme nogen af dem til DK. Måske kan iværksætteren finde hjælp her

Citat ".. Formanden for Ingeniørforeningens Erhvervs- og Vækstudvalg, Cornelius Olesen, siger, at puljen kan give virksomhederne et teknologisk boost .. "

Håber meget at vi får gang i udviklingen af de nye nano materialer - http://da.wikipedia.org/wiki/Kulstof-nanor...

  • 0
  • 0

Hvis "nanostål" eller "nanocarbon" har så stor trækstyrke, hvorfor ikke asap teste brugen som alternativ til klassisk stålwire? Vedligehold af f.eks. storebæltsbroen må da blive reduceret enormt. I mange mange sammenhænge hvor stålwire anvendes, kan alene vægtreduktionen ved nanocarbonwire betyde mindre materiale og dermed lettere konstruktioner.

Kan materialen anvendes til at bygge broer med f.eks. stort spænd?

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten