تولید الیافی از جنس نانولوله‌های کربنی با استحکام و مدول بالا

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان کره‌ای موفق به تولید الیافی از جنس نانولوله‌های کربنی شده‌اند که استحکام بالایی دارند و هم از مدول فوق‌العاده‌ای برخوردار هستند.

ساخت یک آسانسور فضایی، فناوری اتصال سطح زمین به ایستگاه فضایی، امکان حمل و نقل مقرون به صرفه افراد و مواد را فراهم می‌کند. با این حال، ماده‌ای بسیار سبک و در عین حال قوی برای تحقق چنین فناوری ضروری است.

نانولوله کربنی با رسانایی الکتریکی بالا شبیه به مس و رسانایی حرارتی شبیه الماس، ماده‌ای است که ۱۰۰ برابر قوی‌تر و در عین حال چهار برابر سبک‌تر از فولاد است. با این حال، الیاف نانولوله‌های کربنی قبلی، به دلیل سطح تماس کوچک با نانولوله‌های کربنی مجاور و طول محدودی که داشتند، برای استفاده صنعتی ایده‌آل نبودند.

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی بون چئو کو از مؤسسه علم و فناوری کره جنوبی (KIST) اعلام کرد که نانولوله‌کربنی با استحکام و مدول فوق‌العاده بالا ساخته است.

الیاف کربنی مبتنی بر پلی اکریلونیتریل (PAN) فعلی دارای استحکام بالا و مدول کم هستند، در حالی که الیاف کربن مبتنی بر هیدروکربن‌های سنگین دارای استحکام پایین و مدول بالا هستند. مطالعات قبلی در مورد بهبود همزمان استحکام کششی و مدول الیاف کربن تنها بر افزودن نانولوله‌های کربنی متمرکز بود. با این حال، این تیم تحقیقاتی مشترک از KIST، دانشگاه سوان و IMDEA الیافی کاملاً متشکل از نانولوله‌های کربنی را بدون استفاده از پیش‌ساز‌های فیبر کربن معمولی، پلیمر و هیدروکربن‌های سنگین تولید کردند.

این تیم اقدام به تولید الیاف نانولوله کربنی با چگالی بالا و تراز شده از طریق فرآیند تولید چرخش مرطوب کردند. سپس این ترکیبات را در دما‌های بالا بازپخت کرده تا ساختار آن‌ها را به انواع خاص از مواد از جمله گرافیت تبدیل کنند. بر این اساس، مناطق تماس نانولوله‌های کربنی افزایش می‌یابد.

انتظار می‌رود الیاف نانولوله کربنی تولید شده به این روش کاربرد‌های مختلفی داشته باشند، چرا که این نانوالیاف، همزمان دارای استحکام فوق العاده بالا (۶٫۵۷ گیگا پاسکال) و مدول بسیار زیاد (۶۲۹ گیگا پاسکال) هستند که با الیاف کربن معمولی رسیدن به این شاخص‌ها امکان پذیر نیست.

بون چئو کو اظهار داشت: «فناوری تولید الیاف کربن با استفاده از نانولوله کربنی، چیزی که کره جنوبی دیر وارد آن شده است، را قادر می‌سازد تا این صنعت را رهبری کند. این فناوری مهم به عنوان موتور رشد آینده برای صنایع هوافضا و دفاعی عمل خواهد کرد.»

وی ادامه داد: «ما فناوری اصلی تولید الیاف کربنی با استحکام فوق‌العاده مبتنی بر نانولوله‌های کربنی و الیاف کربن با مدول فوق‌العاده را توسعه داده‌ایم.»