استفاده از نانولوله کربني براي توليد نانوکامپوزيت

[سیندخت 18,785]

محققان دانشگاه کاروليناي جنوبي و دانشگاه جرجيا معتقدند که مي‌توان با استفاده از نانولوله‌هاي کربني خواص محصولات را بهبود داد. آنها روش جديدي براي بهتر ديسپرس شدن نانولوله‌هاي کربني درون اتانول ارائه کردند که اين روش موجب افزايش مدول الاستيک نانوکامپوزيت‌هاي نانولوله/اپوکسي مي‌شود.

 

يک تيم تحقيقاتي به رهبري زايدونگ از کالج مهندسي دانشگاه کاروليناي جنوبي موفق به ارائه دستاورد جديدي در به‌کارگيري از نانولوله‌هاي کربني شده است، او و همکارانش نتايج کار خود را در نشريه Advanced Materials به چاپ رساندند. اين گروه تحقيقاتي از دو روش غيرفعال‌سازي با هيدروژن و اولتراسونيک براي توزيع يکنواخت نانولوله‌هاي کربني چند جداره استفاده کردند.

 

 

لي مي‌گويد نتايج استفاده از نانولوله‌هاي کربني و کامپوزيت‌هاي سبک آن در ادوات اپتوالکترونيکي، ذخيره‌ساز انرژي، مبدل‌هاي انرژي و دستگاه‌هاي جمع‌آوري انرژي بسيار عالي بوده است.

 

متاسفانه موضوع ديسپرس کردن نانولوله‌هاي کربني به‌صورت چالشي ميان محققان بوده و مانع استفاده از اين مواد مي‌شود. اين روش جديد بسيار ارزان، ساده و زيست سازگار است به‌طوري که مي‌توان خيلي سريع آن را براي حوزه‌هاي مختلف استفاده کرد.

 

نانولوله‌هاي کربني داراي ويژگي‌هاي منحصر به‌فرد متعددي هستند براي مثال خواص مکانيکي و رفتارهاي غيرمعمول اين مواد براي محققان جالب است. با افزودن نانولوله‌ها به مواد مختلف، حتي در دوزهاي بسيار اندک، محققان توانستند خواص مواد را بهبود دهند. اما کار با نانولوله‌هاي کربني، که داراي خاصيت آب‌گريزي شديدي هستند، بسيار دشوار است. نانولوله‌ها در بسياري از حلال‌ها و پليمرها نامحلول بوده و تمايل به کلوخه شدن دارند که اين موضوع مانع بزرگي بر سر راه پوشش‌دهي سطوح با نانولوله و يا توزيع آنها درون ژل يا جامدات است.

 

از دير باز اولتراسونيک ابزار مناسبي براي ديسپرس کردن نانولوله‌هاي کربني بوده است اما اين روش بسيار کند است و معمولا با قطع کردن امواج اولتراسونيک فرآيند تجمع آغاز مي‌شود. پژوهشگران از ترکيب دو روش اولتراسونيک و آزادسازي تدريجي گاز هيدروژن موفق به ديسپرس کردن کامل نانولوله‌هاي کربني درون اتانول شدند. اين کار تقريبا دو ساعت زمان برد. فرآيند ديسپرس شدن کامل نانولوله‌ها حتي با چشم غيرمسلح نيز قابل روئيت است اما در اين پروژه از ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) و ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM) استفاده شد.

 

اين گروه تحقيقاتي با استفاده از اين روش موفق به توليد کامپوزيت‌هاي اپکسي- نانولوله‌اي شدند و سپس خواص مکانيکي آن را مورد بررسي قرار دادند. مدول الاستيک اين نانوکامپوزيت 100 درصد نسبت به اپوکسي خالص افزايش داشت اين درحالي است که نانوکامپوزيت داراي نانولوله در صورت عدم استفاده از جريان گاز هيدروژن تنها 40 درصد بيشتر از اپوکسي افزايش مدول الاستيک دارد.