شیمیدانها یک تار عنکبوت بر روی فیبرهای نانو لوله کربنی قرار داده اند

Robby Headrick فارغ التحصیل دانشگاه RICE یک نوار از نانولوله های کربنی را از یک اسلاید پاشید. عکس: Jeff Fitlow / دانشگاه RICE

اصطلاح “دست ساز” و “تکنولوژی پیشرفته” معمولا در یک جمله یافت نمی شوند، اما هر دو به یک روش جدید برای تولید سریع فیبر از نانولوله کربنی اعمال می شوند. این روش که توسط آزمایشگاه شیمی شیمیدان Matteo Pasquali در دانشگاه رایس توسعه یافته است، به محققان امکان می دهد طولی کوتاه از فیبرهای رسانا و قوی از نمونه های کوچک نانولوله های بزرگ در حدود یک ساعت ایجاد کند.

این کار مکمل روش پیشگام ۲۰۱۳ Pasquali است برای چرخاندن شمع کامل از فیبرهای نانولوله کربن مانند؛ برای کاربردهای هوا فضا، خودرو، پزشکی و لباس هوشمند. الیاف مانند نخ پنبه مانند سیمهای فلزی و فیبرهای کربنی عمل می کنند. این می تواند یک گرم از مواد و هفته ها تلاش برای بهینه سازی روند چرخش الیاف پیوسته، اما روش جدید آن را به اندازه کاهش می دهد، حتی اگر نیاز به کمی پردازش دست در دست.

در مقاله ای درباره این کار در مواد پیشرفته، Pasquali و گزارش Robby Headrick، نویسنده و کارشناسی ارشد، که هماهنگ کردن و چرخاندن الیاف مو مانند بسیار ساده است.

اول، Headrick فیلم های نانولوله را می سازد. پس از حل کردن مقدار کمی از نانولوله ها در اسید، محلول را بین دو اسلایس شیشه قرار می دهد. اسلایدهای متحرک به سرعت به یکدیگر متصل می شوند و نیروی برشی را اعمال می کنند که باعث می شود میلیاردها نانولوله در داخل محلول قرار گیرد. هنگامی که فیلم های حاصل بر روی شیشه قرار می گیرند، او را از بخش جدا می کند و آنها را به الیاف رول می کند.

Headrick گفت: “فیلم در حالت ژل زمانی که من آن را پوست می کنم، مهم است که یک فیبر کاملا متراکم داشته باشم.”
“هنگامی که آن را در طول قسمت متخلخل ساختار میشوید، آن را پیچ و تاب کنید، و هنگامی که آن را خشک کنید، فشار مویرگ آن را تضعیف می کند.”

Headrick از بازتولید آزمایشهای اولیه خود ناراضی بود و با پدرش، رابرت، یک کارگر آماتور خراط بحث کرد. پدر Headrick به سرعت با یک دستگاه ساده برای حمایت از اسلاید و کنترل روند برشی روبرو شد.

فیبرهای نانولوله کربن خشک شده حدود ۷ سانتیمتر طول دارند و عملکرد الکتریکی مشابه الیاف بلند تولید شده توسط روش چرخشی اولیه است. با این وجود این فیبرها با قدرت کششی ۳٫۵ گیگاپاسکال (GPa)، بهتر از فیبرهای متخلخل هستند. محققان انتظار دارند که نانولوله ها ۵۰،۰۰۰ تا ۷۰،۰۰۰ برابر طولانی تر از الیاف بزرگ باشند، الیاف ۳۵ – ۴۰ GPa را تولید می کنند، در مورد قدرت یک نانولوله کربن فردی.

Headrick گفت: “ما می توانیم تمام انواع نانولوله ها را به همان شیوه پردازش کنیم تا بتوانیم ساختارها و خواص فیبر مطلوب را به دست آوریم.” “این چیزها را سرعت می بخشد و ما را قادر می سازد تا نانولوله هایی را کشف کنیم که فقط در مقادیر کم در دسترس هستند.”

Pasquali گفت که این روند، تطبیق نانولوله های بالا و چگالی بالای بسته بندی معمولی برای الیاف تولید شده از طریق چرخش، به اندازه کافی برای آزمون های قدرت و هدایت کافی است.

Pasquali گفت: “ما اکنون از این روش به عنوان یک آزمایش سریع آزمایشگاهی برای ارزیابی مواد جدید و ایجاد خواص هدف در مقیاس بزرگ استفاده می کنیم.” و “پیش از این می دانیم که چه موادی می تواند تحویل دهد، در حالی که قبلا می توانستیم آن را بیابیم. این می تواند به ویژه برای تولید کنندگان نانولوله های کربنی که می خواهند شرایط رآکتور خود را تغییر دهند، به آنها بازخورد سریع یا کنترل کیفیت، و همچنین برای آزمایش نمونه هایی که توسط نوع فلزی نسبت به نوع نیمه هادی یا حتی اسپلیته مرتب شده اند، اهمیت دارد.”

منبع: دانشگاه RICE