Проблема создания трехмерных структур произвольной довольно сложной формы в субмиллиметровом масштабе к настоящему времени является весьма актуальной. Существующие на данной момент технологии, среди которых стереолитография, многофотонная литография и ФИП-технологии пригодны лишь для изготовления эталонных шаблонов и трехмерных структур в очень ограниченном масштабе. Кроме того, применяемые в настоящее время полимеры обладают недостаточной механической жесткостью и прочностью, а также низкой термической и электрической проводимостью.
Международный коллектив исследователей предложил свой весьма любопытный метод получения трехмерных структур из массива УНТ, в котором благодаря воздействию капиллярных сил УНТ, подобно пластичным волокнам, укладываются определенным образом, образуя структуры необходимой формы (рис.1). Для реализации этой технологии исследователи для начала нанесли пленки железного катализатора нужной формы методом оптической литографии на кремниевую подложку, на которых в дальнейшем были выращены массивы углеродных нанотрубок CVD методом. Затем на подложке был сконденсирован ацетон, в процессе испарения и инфильтрации которого УНТ в каждой структуре уплотняются под действием капиллярных сил, приобретая определенную форму (рис.2). Изменяя плотность массива УНТ и их диаметр, авторам статьи удалось варьировать форму получающихся микроструктур.
Кроме того, авторами статьи были получены трехмерные микроструктуры, изготовленные из различных композиционных материалов, где в качестве одного из компонентов используется все тот же массив УНТ, а в качестве второго компонента использовались различные полимерные материалы, такие как SU-8 и полиметилметакрилат (PMMA). Применение композитных материалов позволило увеличить в несколько раз модуль Юнга по сравнению с соответствующими полимерными материалами (18 ГПа и 25 ГПа для цилиндров из композитов с SU-8 и PMMA соответственно), что, по утверждению авторов статьи, является наибольшими значениями модуля Юнга для композитов, состоящих из УНТ и полимера среди материалов, полученных к настоящему времени (рис.3).
В перспективе авторы рассчитывают, что предложенная ими технология может быть распространена на другие наноструктуры, например, полупроводниковые или пьезоэлектрические нанонити. Кроме того, перед исследователями открыты возможности по модифицированию поверхности нанотрубок с сохранением впечатляющих механических свойств, что делает возможным их применение для различных химических и биологических целей.
