حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده خبر

آیا می‌توان آئروژل‌های نانو الیاف کربن سخت را فوق کشسان کرد؟

آیا می‌توان آئروژل‌های نانو الیاف کربن سخت را فوق کشسان کرد؟
تاریخ خبر : ۱۳۹۸/۰۳/۲۶ تعداد بازدید : ۱۵۶
تعداد رای : ۰
محققان چینی موفق شده‏اند با استفاده از نانو الیاف و کربن سخت، آئروژل‌های فوق کشسانی تولید کنند که علاوه بر کشسانی بالا، خواص مکانیکی فوق‎العاده‌ای نیز دارند.

آئروژل‌های کربن رسانا و تراکم‌پذیر، کاربردهای زیاد و تحسین برانگیزی در صنایع دارند. در دهه‌های اخیر با استفاده از کربن‌های گرافیتی و کربن‌های نرم، اکتشافات زیادی در زمینه‌ی آئروژل‌های کربنی صورت گرفته‌ و نتایج بسیار مثبتی نیز در رابطه با فوق کشسانی (super elasticity) به دست آمده است. این آئروژل‌های کشسان عموما ریزساختارهای ظریف با مقاومت خستگی بالا دارند اما استحکام آن‌ها بسیار پایین است.

از سوی دیگر، کربن‌های سخت استحکام مکانیکی فوق‎العاده و ساختاری بسیار پایدار دارند. با این‌حال، سفتی و تردی کربن سخت مانع تبدیل آن به مواد فوق کشسان می‌شود. به همین علت تولید آئروژل‌های فوق کشسان با کربن سخت تاکنون چالش بسیار بزرگی بوده است.

اخیرا، تیمی تحقیقاتی به سرپرستی شو هونگ یو از دانشگاه علم و فناوری چین، با الهام از انعطاف‎پذیری و سختی تارهای عنکبوت و استفاده از ساختار شبکه‌ای نانو الیاف و رزین به عنوان منبع کربن سخت، روشی ساده و عمومی برای تولید آئروژل‌های کربن سخت فوق کشسان و مقاوم در برابر خستگی ابداع کرده‌اند.

برای تولید این آئروژل‌ها در ابتدا مونومرهای رزین در حضور نانو الیاف (که نقش قالب‌های ساختاری را دارند) پلیمری می‌شوند تا هیدروژلی با شبکه‌هایی از نانو الیاف آماده شود. در حین پلیمری شدن، مونومرها بر قالب‌ها ته‎نشین شده و اتصال‌های بین الیاف را به هم جوش می‌دهند و ساختار شبکه‌ای تصادفی با اتصالات بسیار قوی ایجاد می‌کنند. سپس هیدروژل‎ها خشک و پیرولیز می‌شوند تا آئروژل کربن سخت به دست آید.

 

 

علاوه بر این، خواص فیزیکی (مانند: قطر نانو الیاف و چگالی آئروژل‌ها) و خواص مکانیکی را نیز می‌توان با تنظیم قالب‌ها و مقدار ماده‌ی خام کنترل کرد. با توجه به حضور نانو الیاف کربن سخت و تعداد بالای اتصالات جوش خورده بین نانو الیاف، آئروژل کربن سخت خواص مکانیکی پایدار و فوق العاده‌ای چون فوق کشسانی، استحکام بالا، سرعت ریکاوری خوب (860 میلی‌متر بر ثانیه) و ضریب افت انرژی پایین (0.16›) از خود نشان می‌دهد. نتایج آزمایشی تحت 104 سیکل کشش 50 درصد نشان می‌دهد تنها 2 درصد تغییر شکل پلاستیک در آئروژل ایجاد شده و 93 درصد از تنش اصلی باقی‌مانده است.

آئروژل‌های کربن سخت هم‌چنین می‌توانند در شرایط سخت مانند حضور نیتروژن مایع، خواص فوق کشسانی خود را حفظ کند. با توجه به خواص مکانیکی فوق العاده، می‌توان از این آئروژل‌ها در تولید حسگرهای تنشی با پایداری بالا و محدوده‌ی تشخیصی وسیع (KPa50) و رساناهای بسط یافتنی و خم شدنی استفاده کرد. به نظر می‌رسد این رویکرد همچنین مسیر جدیدی برای تولید نانو الیاف کامپوزیتی بر پایه‌ی مواد غیر کربنی پیش روی محققان باز کرده است که بتوانند با طراحی ریزساختارهای نانوالیافی، مواد سخت را به مواد کشسان و انعطاف پذیر تبدیل کنند.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)