نانوساختار‌های کربنی به عنوان روان‌ساز استفاده شدند

دانشمندان آزمایشگاه ملی اوک‌ریج وزارت انرژی آمریکا پوششی حاوی نانولوله‌های کربنی را تهیه کرده‌اند که به صورت فوق‌العاده خاصیت روان‌سازی را به قطعاتی که رو هم قرار دارند، منتقل می‌کند.

کد خبر: ۱۰۸۱۶۲۹

دوشنبه - ۲۹ خرداد ۱۴۰۲ / June 19, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، دانشمندان آزمایشگاه ملی اوک‌ریج وزارت انرژی آمریکا پوششی حاوی نانولوله‌های کربنی را تهیه کرده‌اند که به صورت فوق‌العاده خاصیت روان‌سازی را به قطعاتی که رو هم قرار دارند، منتقل می‌کند. این روان‌سازی باعث کاهش صدبرابری اصطکاک حاصل از حرکت فولاد بر روی فولاد می‌شود. نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در مجله Material Today Nano منتشر شده است.

ابرروان‌سازی خاصیتی است که در آن تقریبا هیچ مقاومتی در برابر حرکت دو جسم بر روی هم وجود ندارد. مشخصه آن ضریب اصطکاک کمتر از ۰٫۰۱ است. برای مقایسه، در نظر بگیرید هنگامی که فلزات خشک از روی یکدیگر عبور می‌کنند، ضریب اصطکاک در حدود ۰٫۵ است. با روان‌کننده روغن، ضریب اصطکاک در حدود ۰٫۱ قرار می‌گیرد. با این حال، پوششی که در اوک‌ریج ساخته شده ضریب اصطکاک را به ۰٫۰۰۱ می‌رساند.

برای این مطالعه، محققان نانولوله‌های کربنی را روی صفحات فولادی رشد دادند، سپس با دستگاهی به نام TriboMeter، صفحات را در مقابل یکدیگر قرار دادند تا ساختار‌های نانولوله‌کربنی را تولید کنند.

این نانولوله‌های کربنی چندجداره روی سطح فولاد قرار داد شده، رطوبت خورنده را دفع می‌کنند و به‌عنوان یک روان‌کننده عمل می‌کنند.

هنگامی که این نانولوله‌ها روی سطح رشد داده می‌شوند، نانولوله‌های کربنی به صورت عمودی رشد می‌کنند و مانند چمن روی سطح می‌ایستند. هنگامی که قطعات فولادی روی یکدیگر مالیده می‌شوند، آن‌ها اساساً چمن را برش می‌زنند، با این کار هر نانولوله به صورت توخالی ایجاد شده، اما چندین لایه گرافن نیز در کنار آن ساخته شده است. در واقع نانولوله‌ها درون یکدیگر قرار می‌گیرند. این نانولوله‌ها و گرافن تراشیده شده از روی سطح را مجددا روی سطح فولاد قرار می‌دهند تا یک لایه روان‌ساز در سطح فولاد ایجاد شده و اصطکاک سطح را به صفر نزدیک کند.

جان کیو از محققان این پروژه می‌گوید: «نانولوله‌های کربنی در اثر مالش نابود می‌شوند، اما به یک چیز جدید تبدیل می‌شوند. بخش اصلی ماجرا نانولوله‌های کربنی هستند که شکسته شده‌اند و به قطعات گرافنی تبدیل شده‌اند. این قطعات گرافنی به یکدیگر متصل شده و ساختار یکپارچه‌ای را ایجاد می‌کند که ما به آن Tribofilm می‌گوییم، این پوشش در طی این فرآیند تشکیل شده است. هر دو سطح تماس غنی از گرافن هستند، هنگامی که دو سطح روی هم مالیده می‌شوند، در واقع گرافن روی گرافن کشیده می‌شود.»

لغزندگی این پوشش دوام بسیار بالایی داشته به طوری که بعد از ۵۰۰ هزار بار کشیده شدن روی هم، هنوز خاصیت روانسازی خود را حفظ می‌کند.