میرنیوز
تسهیل تولید قطعات کامپوزیت با غشاهای نانولوله کربنی
2020-01-15T13:31:49+03:30
به گزارش ایسنا و به نقل از نیو اطلس، به طور معمول در هنگام ساخت اجناس کامپوزیت، باید از اجاق‌ها و دیگ‌های عظیم استفاده شود، اما این فرآیند تولید به زودی به لطف استفاده از غشاهای نانولوله کربنی بسیار ساده‌تر، ارزان‌تر و مقرون به صرفه‌تر خواهد شد.
کامپوزیت‌ها از مواد لایه‌ای انباشته شده تشکیل شده‌اند که به واسطه رزین یا ماتریس دیگری به منظور ایجاد یک حالت جامد به یکدیگر پیوند می‌خورند. قطعات بزرگی که از چنین کامپوزیت‌هایی ساخته شده‌اند باید در اجاق‌های عظیم برای بهبود یافتن با رزین گرم شوند. به علاوه آنها باید تحت فشار زیادی در دیگ‌های غول پیکر قرار بگیرند تا شکاف‌های هوای ناخواسته از بین لایه‌ها خارج شود.
اکنون گروهی از محققان در موسسه فناوری ماساچوست(MIT) در حال جایگزینی اجاق‌ها و دیگ‌ها با پرده‌های نازک یا غشاهای ظریف ساخته شده از نانولوله‌های کربنی هستند که به شرح زیر استفاده می‌شوند:
هنگامی که کامپوزیت شکل می‌گیرد، ورق‌های غشا بین هر لایه از مواد قرار می‌گیرند. هنگامی که این لایه‌ها یکی پس از دیگری گرم می‌شوند، واکنش مویرگی تولید شده توسط کانال‌های ریز بین نانولوله‌ها باعث ایجاد فشار منفی می‌شود و لایه‌ها را به هم نزدیک می‌کند. در نتیجه، هر هوایی که ممکن است بین لایه‌ها وجود داشته باشد، خارج می‌شود.
علاوه بر این هنگامی که این قطعه به شکل دلخواه قالب ریزی شد، یک ورق بزرگ از این غشا دور قطعه تولیدی پیچیده می‌شود. نانولوله‌های درون غشا با استفاده از جریان الکتریکی گرم می‌شوند. این کار باعث می‌شود که ازکل ورق مانند پتوی برقی گرما ساطع شود و در این حالت هم فشار مویرگی را ایجاد می‌کند و هم رزین را عمل می‌آورد.
تاکنون محققان با موفقیت از این روش برای ساخت نمونه‌های کامپوزیت با عرض چند سانتی متر استفاده کرده‌اند. آنها اکنون در پی افزایش مقیاس این فناوری هستند، بنابراین می‌توان در آینده‌ای نزدیک از آن در ساخت قطعات هواپیما، تیغه‌های توربین‌های بادی، لوله‌های گاز و موارد دیگر استفاده کرد.
کامپوزیت(ماده مرکب یا چندسازه) به ماده‌ای اطلاق می‌شود که از دو فاز ماتریس و تقویت‌کننده تشکیل شده باشد و از فاز دوم حداکثر به اندازه ۵ درصد استفاده شده باشد. به ترکیب ماتریس با الیاف (یا ماده تقویت‌کننده) زیر ۵ درصد کامپوزیت گفته می‌شود. در مهندسی مواد این اصطلاح معمولاً به موادی گفته می‌شود که از یک فاز زمینه (ماتریس) و یک تقویت‌کننده (پرکننده) تشکیل شده باشند.
کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریس و تقویت‌کننده تشکیل شده است. ماتریس با احاطه کردن تقویت‌کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می‌دارد. تقویت‌کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار می‌شود. به‌طور کلی تقویت‌کننده می‌تواند به صورت فیبرهای کوتاه یا بلند و پیوسته باشد.
نانولوله‌های کربنی که از صفحات کربن به ضخامت یک اتم و به شکل استوانه توخالی ساخته شده است در سال ۱۹۹۱ توسط سامیو ایجیما (از شرکت NEC ژاپن) کشف شد.
نانو لوله‌های کربنی، ساختارهای حلقوی تو خالی و متشکل از اتم‌های کربن هستندکه می‌توانند به شکل تک یا چند جداره آرایش یابند و دارای خواص فلزی و شبه رسانایی نیز هستند. نانو لوله‌های کربنی دارای سطح ویژه بسیار بالا، نفوذپذیری زیاد و پایداری مکانیکی و حرارتی خوبی هستند. اگر چه تخلخل‌های نانولوله‌های کربنی به‌طور قابل توجهی کوچک است، غشاهای نانو لوله‌ای نشان داده‌اند که به خاطر سطح داخلی صاف نانولوله‌ها، شدت جریان بیشتر یا یکسانی نسبت به تخلخل‌های بسیار بزرگتر دارند. این مواد بادوام و در مقابل گرما مقاوم هستند و نیز تمیز کردن و استفاده مجدد از آنها در فرایندهای تصفیه‌ای مانند آب و فاضلاب ساده است. غشاهای نانو لوله‌ای می‌توانند تقریباً تمام آلودگی‌های آب اعم از باکتری، ویروس، ترکیبات آلی و کدورات را حذف کنند.
این قبیل مولکول‌های استوانه‌ای شکل خواص نوظهوری دارند که آنها را دارای پتانسیل مفیدی در بسیاری از کاربردها در نانوتکنولوژی، اپتیک، الکترونیک و دیگر زمینه‌های علم مواد می‌سازد. شکل لوله‌ای کربن از دیگر شکل‌های کربن مانند ورقه‌های گرافیتی مطلوب‌تر است. این به این دلیل است که ساختار لوله‌ای فاقد باندهای غیر پیوندی و معلق است که باعث می‌شود ساختار از انرژی کمتری برخوردار باشد. آنها استحکام غیرعادی، قابلیت ارتجاع، مقاومت کششی بالا، وزن کم و خواص الکتریکی بی مانندی را نشان می‌دهند و درعین حال به‌طور کارآمدی رسانای گرمایی هستند.
نانولوله‌ها دارای فرم لوله‌ای با ساختار شش ضلعی هستند. آنها را می‌توان صفحات گرافیتی فرض کرد که لوله شده‌اند. نانولوله‌ها بر اساس محور چرخش صفحات می‌توانند رسانا یا نیمه رسانا باشند. به علت این که کربن با سه پیوند همچنان دارای یک اوربیتال خالی p است، حرکت موجی الکترون‌ها به راحتی در سطح بیرونی این لوله‌ها صورت می‌گیرد.
خواص ویژه و منحصر به فرد آن ازجمله مدول یانگ بالا و استحکام کششی خوب از یک طرف و طبیعت کربنی بودن نانولوله (به خاطر این که کربن ماده‌ای است کم وزن، بسیار پایدار و ساده جهت انجام فرایندها که نسبت به فلزات برای تولید ارزان‌تر است) باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقیقات مهمی در کارایی و پرباری روش‌های رشد نانولوله‌ها باشیم. کارهای نظری و عملی زیادی نیز بر روی ساختار اتمی و ساختارهای الکترونی نانولوله کربنی متمرکز شده‌است. کوشش‌های گسترده‌ای نیز برای رسیدگی به خواص مکانیکی شامل مدول یانگ و استحکام کششی و ساز وکار عیوب و اثر تغییر شکل نانولوله‌ها بر خواص الکتریکی صورت گرفته‌است.
این مطالعه که توسط پروفسور "برایان وردل" هدایت می‌شود در مجله Advanced Material Interfaces منتشر شده است.
انتهای پیام
منبع : خبرگزاری ایسنا
کلمات کلیدی : میرنیوز کامپوزیت نانولوله كربني
اشتراک گذاری :
آخرین اخبار علمی
آیین اعطای نخستین دوره جایزه فناوری و حکمرانی روستاآزاد ۱۲ آذر برگزار می‌شود
حضور ۳۰ شرکت صنعتی فعال در حوزه پارچه و لباس در دانشگاه آزاد
چای سبز تأثیر چندانی در کاهش وزن ندارد
پاسخ وزارت بهداشت به عدم افزایش مجدد تعرفه مراکز ترک اعتیاد
آزمایشگاه میکروفیلوئیدیک دانشگاه علوم پزشکی ایران افتتاح شد
اقدامات ستاد فناوری‌های اتصال‌پذیری برای تقویت ارتباط صنعت و دانشگاه
سومین کشور پرجمعیت دنیا متعلق به دیابتی‌ها است
عدم تخصیص ردیف استخدامی جذب به نخبگان در سنوات اخیر
طرحی برای فیلترینگ آماده و از طریق رئیس جمهور به شورای سران رساندیم
آغاز ثبت نام سهام برای متولدان ۱۴۰۲ در پنجره ملی خدمات دولت هوشمند
درآمدهای کلان سقط زیرزمینی
۸۰ درصد کشاورزی ایران از فناوری‌های نوین بی‌بهره است
دانشجویان پیام نور تا ۱۴ آذر برای ثبت نام وام شهریه فرصت دارند
دانشگاه الزهرا بدون کنکور دانشجو می‌پذیرد
طرح شناسایی نیازمندی‌های دارایی‌های فکری دانش‌بنیان‌ها تمدید شد
فراخوان حضور در پاویون پارک فناوری پردیس در دومین نمایشگاه ایران پتروکم
دبیر شورای آموزش علوم پایه پزشکی، بهداشت و تخصصی منصوب شد
سرپرست دانشگاه جامع علمی و کاربردی منصوب شد
درآمدهای کلان سقط زیرزمینی جنین
درآمدهای کلان سقط زیرزمینی جنین!
مهلت مجدد شرکت در تکمیل ظرفیت آزمون دستیاری دندانپزشکی ۱۴۰۳ آغاز شد
دیابت چه بلایی سر مغز ما می‌آورد
پای تب دنگی به مجلس باز شد
هماهنگی معاونان فرهنگی وزارت علوم برای برگزاری ۱۶ آذر در دانشگاه‌ها
میرمحمدی: حمایت بیشتر از حوزویان مورد تأکید است
نشست «اعطای کرسی پژوهشی و خوشه‌های چندتخصصی» برگزار می‌شود
افزایش آمادگی برابر سیل با تصاویر ماهواره‌ای هوش مصنوعی
نخستین نشریه ریاضیات مالی کشور در پایگاه اسکوپوس نمایه شد
بهبود تولیدات زراعی، باغی و دامی با فناوری هسته‌ای
استعدادهای برتر حوزه‌های علمیه خواهران گردهم می‌آیند
