Bir nanofilm, bir yüzeyi kaplamak için tasarlanmış, kalınlığı nanometre ölçeğinde olan (metrenin milyarda biri) bir malzeme katmanıdır. Geleneksel filmler genellikle kırılgandır veya tek bir amaca hizmet eder. Ancak bu incecik filmlerin içine Karbon Nanotüpler'den oluşan bir ağ örüldüğünde, ortaya hem mekanik olarak ultra dayanıklı, hem kimyasal olarak inert, hem de elektriksel ve termal olarak yüksek iletkenliğe sahip çok fonksiyonlu bir malzeme çıkar.
İşte CNT katkılı kompozitlerle oluşturulan dayanıklı nanofilmlerin en etkileyici uygulama alanları:
Metal, polimer veya seramik yüzeyler zamanla çizilme, sürtünme ve kimyasal bozunma (korozyon) nedeniyle yıpranır. CNT nanofilmler, bu yüzeyler için nihai koruma katmanını oluşturur.
Nasıl Çalışır? CNT'ler, bilinen en sert malzemelerden biridir. Bir yüzeye ince bir film olarak kaplandıklarında, birbirine kenetlenmiş nanotüplerden oluşan ağ, çizilmelere ve sürtünmeye karşı olağanüstü bir direnç sağlar. Ayrıca bu ağ, o kadar yoğundur ki nem, oksijen ve diğer aşındırıcı kimyasalların alttaki malzemeye ulaşmasını engelleyen neredeyse aşılmaz bir bariyer (impermeable barrier) görevi görür.
Uygulama Alanları: Havacılık ve uzay endüstrisinde uçak parçalarının ömrünü uzatmak, otomotivde daha dayanıklı boya ve kaplamalar oluşturmak, tıbbi implantların vücut içinde bozulmasını önlemek.
Hassas elektronik cihazlar, cep telefonları, Wi-Fi sinyalleri ve diğer kaynaklardan yayılan elektromanyetik dalgalardan olumsuz etkilenebilir. EMI Kalkanlama, bu "elektronik gürültüyü" engelleme işlemidir.
Nasıl Çalışır? CNT'lerin mükemmel elektriksel iletkenliği, onlardan yapılan nanofilmlerin gelen elektromanyetik dalgaları bir ayna gibi yansıtmasını veya bir sünger gibi emerek ısıya dönüştürmesini sağlar. Geleneksel metal kalkanlamalara göre çok daha hafif, esnek ve ince bir çözüm sunarlar.
Uygulama Alanları: Akıllı telefonların, dizüstü bilgisayarların ve askeri haberleşme ekipmanlarının hassas devrelerini korumak; veri hırsızlığına karşı güvenli odalar oluşturmak; tıbbi görüntüleme cihazlarının (MR, CT) sinyal kalitesini artırmak.
Dokunmatik ekranlar, esnek OLED ekranlar ve giyilebilir sensörler, hem şeffaf hem de elektriksel olarak iletken bir katmana ihtiyaç duyar. Bu alanda standart olarak kullanılan İndiyum Kalay Oksit (ITO), oldukça kırılgan ve pahalıdır.
Nasıl Çalışır? Çok düşük yoğunlukta kullanıldığında, CNT ağları hem optik olarak şeffaf kalabilir hem de yüzeyde mükemmel bir iletkenlik sağlayabilir. ITO'nun aksine, CNT nanofilmler bükülebilir, katlanabilir ve esnetilebilirler. Bu esneklik, onları yeni nesil elektronik cihazlar için ideal kılar.
Uygulama Alanları: Kırılmaz ve katlanabilir akıllı telefon ekranları, giysilere entegre edilmiş giyilebilir sensörler, esnek güneş pilleri ve akıllı pencereler.
Yüksek performanslı mikroişlemciler (CPU), LED aydınlatmalar ve güç elektroniği, çalışırken büyük miktarda ısı üretir. Bu ısının verimli bir şekilde uzaklaştırılması, cihazın performansı ve ömrü için kritiktir.
Nasıl Çalışır? CNT'ler ısıyı da çok iyi iletir. Isı üreten bir bileşen ile soğutucu (heatsink) arasına yerleştirilen ultra ince bir CNT nanofilm, "termal arayüz malzemesi" (TIM) olarak görev yapar. Isıyı kaynaktan hızla çekerek geniş bir yüzeye yayar ve soğutucuya verimli bir şekilde aktarır, böylece bileşenin aşırı ısınmasını önler.
Uygulama Alanları: Bilgisayar işlemcileri, LED aydınlatma sistemleri, elektrikli araç batarya yönetimi ve yüksek güçlü elektronik devreler.
Bu filmler genellikle spin kaplama (spin coating), püskürtmeli kaplama (spray coating), katman katman birleştirme (layer-by-layer assembly) ve kimyasal buhar biriktirme (CVD) gibi ileri teknoloji üretim teknikleri ile yüzeylere uygulanır. Bu yöntemler, nanotüplerin yüzeyde istenen yoğunlukta ve düzende bir ağ oluşturmasını sağlar.
Sonuç olarak, Karbon Nanotüp katkılı nanofilmler, yüzey mühendisliğinde yeni bir çağ başlatmaktadır. Malzemelere görünmez bir katmanla inanılmaz bir dayanıklılık, gelişmiş elektriksel ve termal özellikler kazandırarak onları daha uzun ömürlü, daha verimli ve daha fonksiyonel hale getirirler.
