ستاد ويژه توسعه فناورى نانو: يك تيم تحقيقاتى متشكل از محققان فرانسوى، استراليايى و آلمانى توانستند با استفاده از پرتوهاى اشعه X با پهناى چندصد نانومتر چگونگى خم شدن نانولايه ها را در الياف كربنى پيشرفته مشاهده كنند. اين محققان براى اولين بار خم شدن نانوبلورها را در الياف كربنى مشاهده كردند. اين نتايج نشان مى دهند وجود اتصالات عرضى نامرئى بين لايه هاى كربنى عامل اين خميدگى است. اين كشف مى تواند در يافتن راهى براى توليد مواد كربنى پيشرفته مفيد باشد. مواد كربنى ارتجاعى، بسيار سبك و مقاوم به طور معمول در كالاهاى ورزشى بادوام و فناورى پيشرفته هوا- فضا نظير راكت هاى تنيس، تايرهاى مسابقه سرعت، پوشش هاى محافظ گرما و حتى گيتار به كار مى روند. الياف كربنى فقط چند ميكرومتر ضخامت دارند و به طور عمده براى تقويت خواص مكانيكى مواد ديگر از قبيل پليمرها، فلزات و سراميك ها به كار مى روند. استحكام اين مواد در كشش و تنش بيش از هر ماده اى است ولى فشردن آنها به موازات محور طولى مى تواند همانند يك ميله دراز و نازك تحت فشار، سبب خم شدن لايه هاى كربنى نانومقياس شود. محققان در يك آزمايش فيزيكى جديد، انتهاى اين الياف نازك را با عبور از درون ميله هاى توخالى ريز به صورت يك حلقه به هم متصل كردند. بدين ترتيب الياف فوق از بيرون كشيده شده و در داخل تحت فشار قرار دارند. در اين ميان يك ناحيه خنثى نيز درست در محل خميدگى وجود دارد. اين محققان توانستند با كشيدن يكى از دو انتهاى اين الياف، شعاع حلقه و همچنين فشار مكانيكى اعمال شده به نواحى تحت فشار يا كشش را تنظيم كنند. «اسكار پاريس» از موسسه ماكس پلانك مى گويد: «آنچه در اين آزمايش منحصر به فرد است اين است كه ما مى توانيم نقاط بسيارى از طول الياف را مشاهده كنيم و مداركى درباره راز خم شدن آنها به دست آوريم. با استفاده از يك پرتوى ۱۰۰ نانومترى اشعه X مى توانيم نواحى تحت فشار را در طول سطح مقطع برش دهيم. نانوذره به وجود آمده از پراش پرتوى اشعه X به ما اجازه مى دهد تا فشارهاى موضعى لايه هاى چند نانومترى كربنى و همچنين موقعيت آنها را نسبت به محور طولى الياف اندازه بگيريم.» الياف پيشرفته كربنى از صفحات كربنى شبه گرافيتى با اتصالات كوالانسى مستحكم درون صفحه اى و نيروهاى ضعيف واندروالسى بين صفحه اى ساخته شده اند. تقريباً تمام خواص فيزيكى و مخصوصاً رفتار مكانيكى اين مواد به موقعيت آنها بستگى دارد. استحكام كششى اين مواد ۵ برابر بيشتر از استيل و مقاومت كششى ويژه آنها ۱۰ برابر استيل است. ولى اين الياف در مقابل فشار طولى ضعيف هستند. در اينجا رفتار مكانيكى توسط ناپايدارى مكانيكى يعنى خميدگى لايه هاى كربنى در مقياس نانو و همچنين برش لايه هاى كربنى منفرد تعيين مى شود. با وجود اين برخى از اين الياف كربنى به علت وجود تعداد قابل توجهى اتصالات عرضى محكم در بين لايه هاى كربنى در مقابل خمش، مقاومت نشان مى دهند. «هروينگ پترليك» از دانشگاه وينا مى گويد: «اگر ما بتوانيم اتصالات معمولاً ضعيف بين لايه هاى كربنى را با يك روش كنترل شده و با استفاده از اتصالات عرضى قوى تقويت كنيم نه تنها الياف كربنى بلكه نانولوله هاى كربنى جديد نيز مى توانند براى ساخت قوى ترين طناب هاى جهان به كار روند.» اين امر اخيراً با تابش دهى الكترون امكان پذير شده است اما به انرژى و هزينه زيادى نياز دارد. مسئله ديگرى كه هنوز بدون جواب مانده اين است كه چرا اين اتصالات عرضى با ارزش در برخى از الياف كربنى ايجاد شده اند در حالى كه انواع ديگر به راحتى خم مى شوند. اين محققان نتايج كار خود را در Physical Review letters به چاپ رساندند.
سه‌شنبه، دی ۲۰، ۱۳۸۴
اشتراک در:
نظرات پیام (Atom)
هیچ نظری موجود نیست:
ارسال یک نظر