شیمی خبر
ابداع روشی برای جاسازی نانو لوله های كربنی در كامپوزیت های پلیمری
نانولوله های كربنی با توجه به خواص حیرتانگیزی كه دارند (یك پنجم چگالی فولاد و استحكامی معادل با 30 برابر آن و مدول یانگ) به مراتب بهتر از دیگر انواع رشتههای كربنی بوده، پركنندههای مكانیكی بسیار مناسبی برای تقویت پلیمرها به شمار میآیند؛ لذا متخصصان علم مواد سعی دارند تا با استفاده از آن، پلیمرهای كامپوزیتی فوقالعاده محكمی را بسازند كه دارای عملكرد بسیار بالایی است.
به گزارش سانا، روشهای كنونی ساخت كامپوزیتهای پلیمری كه دارای نانولوله های كربنی است (قرار دادن نانولوله های كربنی در محلول پلیمری مذاب)، بسیار پیچیده، پرهزینه و زمانبر است، ضمن آن كه در پلیمرهای غیر محلول یا حساس به دما نیز قابل اجرا نیستند، زیرا موجب تجزیه این پلیمرها میشوند. یكی از انواع پركاربرد و شناختهشدهی كامپوزیت های پلیمری، كولار(Kevlar) است كه از جمله كاربردهای آن ساخت جلیقههای ضد گلوله و سپر خودروهاست. با این حال این ماده در هیچیك از حلالهای معمولی حل نشده، فاقد نقطهی ذوب هستند و در دمای بیش از °C 400 هم تجزیه میشوند، همچنین تولید الیاف این ماده تنها طی فرآیند نخریسی مرطوب شده با محلول اسید سولفوریك امكانپذیر است.
اخیراً جمعی از محققان ایرلندی در دانشگاه دوبلین و مركز تحقیقات مواد نانوساختار (CRANN)، موفق به دستیابی روشی مؤثر برای جایدهی نانولوله های كربنی در كامپوزیت های پلیمری، بهویژه كولار شدهاند. در این روش كاملاً جدید و متفاوت، نخها یا الیاف تجاری كولار پس از شكلگیری كامل، به مدت معینی در مخلوط معلقی از نانولوله های كربنی و یك پلیمر آلی (NMP) (ان– متیل پیرولیدین) قرار گرفته، با ایجاد یك حمام مافوق صوت، نوعی كامپوزیت جدید كولار- نانولوله با خواص مكانیكی بهبود یافته را ایجاد میكنند. این محققان دریافتند كه طی این فرایند تمامی شاخصهای مكانیكی این ماده (از جمله مدول یانگ، كشش در حال بدون بار و سختی) بهبود قابل توجهی یافته است. این در حالی بود كه نانولوله های اضافهشده تنها چیزی بین 75/1-1 درصد از وزن رشتههای كولار را تشكیل میدادند.
آنها امیدوارند بتوانند از این روش در سایر نانوسیستمها و مواد پلیمری (بهعنوان مثال جایدهی نانوذرات، نانولولهها، نانوسیمها و دیگر نانومواد در نخها، رشتهها و فیلمهای پلیمری پیشساخته) استفاده كنند و به این ترتیب فرصتهای كاملاً جدیدی را در حوزهی وسیع و مهم نانوكامپوزیت های پلیمری پدید آورند. به عقیده محققان، این كامپوزیتهای جدید كاربردهای فراوان و مهمی خواهند یافت. یكی از كاربردهای نویدبخش در این عرصه، تولید كامپوزیتهای پلیمری نانولولهی كربنی رسانا (اعم از فیلم و سیم) است كه میتواند بهعنوان الكترود در نمایشگرهای انعطافپذیر، الكترونیك كاغذی، پیلهای خورشیدی و ابزارهای الكترونیكی مختلف استفاده شود. یكی دیگر از زمینههای تحقیقاتی بسیار نویدبخش در آینده، استفاده از نانولولههای كربنی بهعنوان افزودنیهای تقویتكننده در انواع مختلف رشتهها و فیلمهای پلیمری است. كاربردهای بالقوهای كه برای این مواد پلیمری- نانولولهای جدید و فوقالعاده محكم وجود خواهد داشت شامل ساخت جلیقههای ضد گلوله، لباسهای محافظ، كامپوزیتهای دارای عملكرد بالا برای استفاده در صنایع خودروسازی و هواپیماسازی (مثلاً در كمربندها، كابلها و تقویت لاستیكها، بخش داخلی ترمزها، سپرها و ... ) است.
البته توسعه این روش همچنان با چالشهایی روبهرو است كه از آن جمله میتوان به لزوم تهیهی مخلوطهای معلق پایدار از نانوذرات عاملدارشدهی جدید، ضرورت قابل بازیابی بودن حلال مورد استفاده (برای آن كه این روش ارزش تجاری داشته و دوستار محیط زیست به شمار آید) و اهمیت یافتن راهكاری برای رفع سمیت احتمالی این نانوكامپوزیت های پلیمری جدید اشاره كرد.
