Een aerogel met daarin een vlies van koolstofnanobuizen is nu al deels verdwenen.

Koolstofnanobuizen kunnen onder water functioneren als onzichtbaarheidsmantel. Een vlies van deze nanomaterialen veroorzaakt onder invloed van elektrische verwarming een luchtspiegeling. Hierdoor ‘verdwijnen’ voorwerpen die zich achter het vlies bevinden. Onderzoekers van de University of Texas schrijven dit in Nanotechnology.

In de woestijn zien mensen geregeld luchtspiegelingen. Dit ‘photothermal deflection’-effect ontstaat doordat opgewarmde oppervlaktes inkomende zonnestralen afbuigen, als gevolg van de ontstane refractiegradiënt boven het oppervlak.

Hierdoor vangt het oog van de kijker gereflecteerde lichtstralen uit de lucht op in plaats van licht dat vanaf de grond terugkaatst. Het resultaat is een beeld van de lucht op de grond. De hersenen van de kijker interpreteren dit als water: hij ziet een waterpoel.

Een vlies van koolstofnanobuizen (CNTs) blijkt zich goed te lenen als substituut voor de hete woestijngrond. CNTs danken dit aan hun hoge geleidingsvermogen en het gemak waarmee deze nanomaterialen warmte afgeven aan hun omgeving.

Ali Aliev en collega’s brachten een 20 micrometer dik en transparant vlies van CNTs aan in een aerogel, een schuimachtig materiaal. Zij verwarmden het oppervlak van CNTs door er stroom door heen te leiden. De CNTs op hun beurt geven vervolgens de warmte af aan hun omgeving, in dit geval water. Hierdoor ontstaat een scherpe temperatuur-, en daarmee ook een scherpe brekingsindex-, gradiënt, in de omgeving van het vlies.

Als gevolg van deze brekingsindexgradiënt buigen lichtstralen die aanstuurden op het oppervlak voortijdig af waardoor het vlies van CNTs onzichtbaar wordt, en daarmee in dit geval ook de aerogel.

Waar koolstofnanobuizen niet goed in zijn, is het vasthouden van warmte. En juist die eigenschap maakt het mogelijk om de luchtspiegeling snel ‘aan’ en ‘uit’ te schakelen (zie filmpje).

Onderwerpen