مواد نوین چند منظوره جدید تولید ارزان قیمت را شدنی می‌کنند
مایلید لباسی بافته شده از نانو‌نخ‌های الماس بپوشید؟ آنقدر هم که فکر می‌کنید دور از ذهن نیست!
نانو نخ های الماسی
دکتر Haifei Zhan از دانشگاه فناوری Queensland (QUT)، یک برنامه جهانی برای یافتن راههای به کاربردن مواد نوینِ "نانونخ‌هایِ الماس" diamond nanothread (DNT) را سرپرستی میکند. این نانونخ‌ها که نخستین بار در سال ۲۰۱۵ در دانشگاه پنسیلوانیا ساخته‌شده‌اند از زنجیره طولانی کربن که مشابه ساختار الماس است ساخته می‌شوند.DNT یک بعدی مشابه نانوتیوب‌های کربنی است که لوله‌هایی تو خالی با ۱۰ هزار برابر باریک‌تر از مو، محکم تر از استیل، ولی شکننده هستند.
دکتر Zhan از دانشگاه QUT می‌گوید: " ولی DNT حتی باریک تر نیز هست، با داشتن هیدروژن های پیچ خورده در درون ساختار توخالیِ اتم کربن (این سوراخ ها به نام نارسایی شکل گیریِ Stone-Wale (SW) شناخته می شوند)، من دریافته ام که شکنندگی آن کاهش یافته و خم پذیری ماده را می افزاید.
این ساختار، DNT را ماده بسیار مناسبی برای کاربردهای گسترده‌ای میکند. و مانند پلاستیک در همه چیز از لباس گرفته تا خودرو کاربرد خواهد داشت. DNT مانند سنگِ الماس نیست. بلکه بودن کلمه الماس در نامش به خاطر این است که روش چیده شدن زنجیره اتم‌های کربن در آن مانند ساختار کربن در اتم‌های الماس است.
دکتر Zhan از هنگامی که DNT نوآوری شده است تا کنون بر روی مدلسازیِ ویژگیهای آن کار میکند. او نخستین کسی است که به نارسایی شکل گیری Stone-Wale (SW) پی برده که گشایش راه برای کاربردی کردن DNT است.
نارسایی شکل گیری SW به DNT انعطاف پذیری‌ای میدهد که نانوتیوبهای‌کربنی، ندارند. فرق پارچه بافی با این دو ماده مانند تفاوت دوزندگی با رشته ماکارونیِ خام با دوزندگی با رشته ماکارونی پخته است.
شبیه سازی‌های دکتر Zhan نشان داده که SW defects در DNT مانند لولایی عمل میکند که بخشهای صاف زنجیره را به هم وصل میکند. با تغییر فضای بین defects می‌توان توانایی انعطاف پذیری DNT را تغییر داد.
دکتر Zhan نتایج دیگری نیز از شبیه سازی‌های DNT به دست آورده است:
- رسانایی گرمایی DNT را می‌توان با تغییر فاصله بین کربن ها (SW defects) تنظیم کرد
- فاصله بین کربن ها سطح ناصافی به DNT میدهد و آنرا برای چسباندن به پلیمرها مناسب میکند. این ویژگی آنرا برای کاربرد به عنوان تقویت کننده در نانو کامپوزیت ها مناسب میکند.
- خواص مکانیکی DNT می تواند بسته به ساختار اتمی و میزان کشسانی DNT بسیار گوناگون باشد. همچنین گرما نیز می‌تواند بر ویژگیهای مکانیکی آن اثر بگذارد. همزمان که می‌تواند به مانند یک میلگرد کشسان باشد، سایر ویژگیهای مکانیکی آن قابل طراحی است
کربن، فراوان ترین عنصر سیاره ما است . تجدیدپذیر بوده و هزینه مواد اولیه با آن بسیار پایین خواهد بود.وقتی هزینه تولید مناسب باشد، DNT به عنوان مواد اولیه در ساختارهای مکانیکی، ترکیب با سایر مواد و ساختن مواد فوق قوی، کامپوزیت‌های سبک و جاهایی مانند بدنه هواپیما قابل استفاده خواهد بود.
دکتر Zhan اکنون برای انجام آزمایش‌هایی با هدف ساختن ساختارهای لایه ای و انعطاف پذیری که در مدارهای الکترونیک یا صفحه‌های نمایش انعطاف‌پذیر کاربرد داشته باشد، برنامه‌ریزی میکند.
او همچنین می‌خواهد امکان استفاده از DNT در ساخت رشته‌هایی برای بافت پارچه یا نخ برای تولید لباسهای ضد گلوله و همچنین کابل‌هایی برای جایگزینی با کابل‌های فلزی در پل‌ها را بیازماید.
لینک منبع خبر: