تبلیغات
سیمرغ سعادت(بانک اطلاعاتی در مورد گزارش کار،تحقیق،آموزشی،مقاله،پروژه،پایان نامه،و...) - نانو ورق های باکی پیپر(buckypaper)
----------------------------------- ---------------------------------------
یکشنبه 25 اسفند 1392

نانو ورق های باکی پیپر(buckypaper)

   نوشته شده توسط: ادریس    نوع مطلب :"اخبار علم نانو تکنولوژی" ،عمومی ،



 
>translator
Powered by Translate
>translator
 undefined 
Bookmark and Share



نانو ورق های باکی پیپر(buckypaper) مستحکم تر از فولاد ، سخت تر از الماس

 ماده ای که احتمالاً خودروها و هواپیماهای آینده از آن ساخته خواهند شد


این ورق ها buckypaper نامیده می شوند و بسیار شبیه به ورق های کربنی معمولی می باشد اما نباید هیچ گاه فریب نام جذاب و ظاهر ظریفش را خورد. این ماده می تواند پایه گذار انقلابی در صنایع گوناگونی از هوافضا گرفته تا تلویزیون باشد.

Buckypaper ورقی بسیار نازک می باشد که از یک توده لوله های نانو کربن به وجود آمده است. همان طور که می دانید لوله های نانو تقریباً در حدود 50 هزار بار نازک تر از یک رشته تار موی انسان می باشند. از این رو هنگامی که ورق هایBuckypaper فشرده شده ودر یکدیگر تنیده  می شوند ،یک ماده کامپوزیت شکل می گیرد که10 بار سبک تر و 500 بار مستحکم تر از فولاد می باشد. بر خلاف مواد کامپوزیت متداول، خاصیت هدایت الکتریکی این ماده همانند مس یا سیلیسیوم بوده و به خوبی فولاد یا برنج گرما را از خود عبور می دهد.

در حقیقت این نانو لوله ها قوی ترین و سخت ترین فیبرهای شناخته شده می باشند و نیز آنها را هادی ترین فیبر موجود می نامند که می توانند به عنوان نیمه هادی ها نیز مورد استفاده قرار گیرند.

Wade Adams  یکی از محققین دانشگاه Rice می گوید : این همه آن چیزیست که مدت ها افراد بسیاری در قالب علم نانو تکنولوژی در تلاش برای دستیابی به آن می باشند.

در حال حاضر این اندیشه که آینده ای درخشان در انتظار باکی پیپر و دیگر مشتقات شناخته شده به وجود آمده از این استوانه های فوق العاده کوچک مانند نانو لوله های کربن وجود دارد ، سال هاست که به گوش میرسد. به هر حال محققین دانشگاه ایالت فلوریدا اظهار می دارند که به پیشرفت هایی در این زمینه دست یافته اند که ممکن است به زودی به تحقق بپیوندد.

همان طور که در بالا گفتیم باکی پیپر از مولکول های لوله ای شکل کربن که 50 هزار بار نازک تر از موی انسان می باشند تشکیل شده است. این ماده بر اساس خواص منحصر به فردش می تواند به عنوان یک ماده شگفت انگیز برای ساخت هواپیما و خودروهای سبک با انرژی مؤثر، رایانه های پر قدرت تر ، بهبود صفحه نمایش تلویزیون ها و نیز بسیاری دیگر از کاربردها ، استفاده شود.

تا این زمان ، باکی پیپر توانسته است تنها در بخشی از توان بالقوه اش به کار گرفته شود که مقیاس آن کوچک بوده و هزینه بالایی نیز در بر داشته است. محقیقن دانشگاه ایالت فلوریدا در حال توسعه تکنیک های ساخت در این زمینه می باشند که در آینده ای نه چندان دور این ماده را به عنوان رقیب سرسختی برای بهترین مواد کامپوزیت موجود کنونی معرفی خواهند نمود.

Les  Kramer مسئول فنی و کارشناس صنایع موشکی و اطفاء حریق شرکت Lokheed Martin که یکی از حامیان مالی دانشگاه ایالت فلوریدا می باشد ، می گوید :  اگر این تحقیقات به مرحله تولید برسند ، 
می تواند بسیار مؤثر بوده و منجر به تغییرات اساسی و انقلاب تکنولوژی در زمینه تجارت فضایی گردد.

در حقیقت گویی این اکتشافات که منتهی به تولید باکی پیپر گردید از دنیای دیگری بدست آمده است.

در سال 1985 ، دانشمند انگلیسی Harry Kroto برای انجام آزمایش شبیه سازی ایجاد همان شرایط مشابه در ستارگان، به محققین دانشگاه رایس ملحق شد.هدف آنها از انجام این آزمایش این بود تا بفهمند که چگونه ستارگان ، این منابع بیکران کربن در سراسر عالم ، می توانند عناصری ایجاد کنند که یکی از مهمترین اجزای سازنده زندگی بشر می باشد.

همه چیز طبق برنامه پیش می رفت به جز یک مورد:

Kroto که در حال حاضر مسئولیت یک پروژه بر اساس ترویج مطالعات ریاضی ، علمی و تکنولوژی در مدارس دولتی ایالت فلوریدا را بر عهده دارد اظهار داشت که : یک خصوصیت فوق العاده وجود داشت که کاملا نتیجه ای غیر منتظره به همراه داشت و اکتشاف خارق العاده ای بود.

میهمان ناخوانده و شگفت انگیز یک مولکول با 60 اتم کربن که به شکل یک توپ فوتبال در آمده ، بود. همچنین برای Kroto این ماده شبیه به گنبدهایی متشکل از سطوح هندسی بود که اولین بار توسط Buckminster Fuller ( معمار ، مخترع و  پیش گو) مطرح گردید و Kroto به افتخار ایشان این ماده را buckminsterfullerence یا به طور اختصارbuckyballs نامید.

به واسطه کشف buckyball که سومین خویشاوند خانواده کربن بعد از گرافیت و الماس می باشد ، Kroto  و همکاران وی از دانشگاه رایس مفتخر به دریافت جایزه نوبل شیمی در سال 1996 گردیدند.

همچنین یک فیزیکدان ژاپنی به نام Sumio Iijima هنگامی که در دانشگاه آریزونا به تحقیق مشغول بود موفق به ایجاد یک گونه دیگری از  لوله ای شکل آن گردید . محققین در یک آزمایشگاه کوچک و به طور اتفاقی دریافتند که اگر نانو لوله ها در یک مایع ریخته شده و معلق شوند و سپس توسط یک صافی با مش ریز صاف گردند به یکدیگر می چسبند و یک فیلم بسیار نازک باکی پیپر را ایجاد می کنند.

Ben Wang مدیر انجمن مواد با کارایی بالا در دانشگاه فلوریدا عقیده دارد که : رمز این توانایی در وسعت سطحی بیکران هر نانو لوله 
می باشد.

وی می افزاید : اگر شما یک گرم نانو لوله و فقط یک گرم را برداشته  و اگر شما هر لوله را مانند یک ورق گرافیتی باز کنید، آنگاه خواهید توانست تا مساحتی به اندازه تقریبی دو سوم زمین فوتبال را پوشش دهید.


در حال حاضر استفاده از نانولوله های کربنی در استحکام بخشیدن به راکت های تنیس و دوچرخه ها آغاز گردیده اما ، در میزان بسیار اندک. رزین های اپوکسی که دارای مصارف گوناگونی در صنعت می باشند حاوی 1 تا 5 درصد نانولوله های کربنی می باشند که به صورت پودرهای بسیار ریز اضافه می شوند. باکی پیپر که یک فیلم نازک می باشد و نه یک پودر، دارای یک محتوی نانو لوله های بسیار بالاتر در حدود 50 درصد می باشد.

نانو لوله های کربنی تنوع بسیار زیادی از لحاظ شکل کاربرد دارند. آنها می توانن به صورت یک لایه یا دو لایه و در انواع طول ها و ضخامت ها و با چرخش مختلف در ساختارشان مورد استفاده قرار گیرند.

یکی از مشکلات موجود در باکی پیپر به هم پیچیدن لوله ها در یکدیگر در زوایای نا مشخص می باشد که این امر منجر به ایجاد محدودیت در استحکام آن می شود. Wang و محققین همراهش راه حلی برای این مشکل یافته اند به این صورت که نانولوله ها را در معرض میدان مغناطیسی بالا قرار می دهند که در نهایت منجر به این می شود که اکثر آنها در همان راستای قبلی در یک امتداد قرار گرفته و در نهایت به افزایش مجموع استحکام آنها می انجامد.

مشکل دیگر نانو لوله ها این است که سطح این لوله ها آنچنان صاف و صیقلی است که به سختی می توان آنها را به وسیله اپوکسی در کنار یکدیگر نگه داشت.  محققین به دنبال پیدا کردن راه هایی برای ایجاد برخی عیوب و ناهمواری سطحی در حد بسیار ناچیز می باشند تا بتوانند اتصال بین آنها را بهبود بخشند. تا اینجا انستیتو ایالتی فلوریدا قادر به تولید باکی پیپرهایی با استحکامی برابر با نصف بهترین ماده کامپوزیت موجود شناخته شده یعنی IM7 گردیده است و Wang پیش بینی می کند که این فاصله به سرعت پر خواهد شد.

Wang گفت : تا پایان سال آینده ما باید دارای یک کامپوزیت باکی پیپر به استحکام IM7 و 35 درصد سبکتر از آن باشیم. در حال حاضر باکی پیپر در مقیاس آزمایشگاهی تولید می شود ، اما ایالت فلوریدا در مرحله بررسی انعقاد قراردادی با یک شرکت برای تولید باکی پیپر در مقیاس تجاری می باشد.

آقای Adams مدیر  انجمن علم نانوذرات و تکنولوژی شرکتRice می گوید : در حقیقت این مثال ها نشان از مواد تثبیت شده ای می باشند که قادر خواهند بود تا در سیستم های پروازی مورد استفاده قرار گیرند. وی افزود : چیزی که در حال حاضر شما می توانید آن را به راحتی در دستان خود بگیرید ، دستاوردی از علم نانوتکنولوژی می باشد.

بیش از 5 سال طول می کشد تا یک ماده با ساختار جدید مجاز برای کاربردهای هوانوردی بدست آید ، بنابراینWang اظهار داشت که او پیش بینی می کند اولین کاربرد باکی پیپر برای محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس و برخورد صاعقه با فضاپیما خواهد بود.

میدان های الکتریکی و هر گونه دلایل طبیعی از قبیل نور خورشید یا سپیده شمالی می تواند بر روی سیستم رادیویی یا دیگر تجهیزات الکتریکی اخلال ایجاد نماید. به گفته Wang در قرارداد پیشنهادی اخیر با نیروی هوایی باکی پیپر قادر است تا بیش از 4 برابر محافظت تصریح شده را تضمین کند  .

به طور مثال ، مواد کامپوزیت متداول دارای یک شبکه مسی اضافی برای محافظت در برابر صاعقه می باشند . جایگزینی می تواند منجر به کاهش وزن و مصرف سوخت گردد.

Wang با استفاده از یک ماکت هواپیمای کامپوزیتی و یک تفنگ شک الکتریکی به اثبات این موضوع پرداخت. تخریب بخش محافظت نشده از صاعقه موجب ایجاد جرقه در حین پرواز می شود. به هر حال ضربه الکتریکی بدون آن که صدمه ای وارد نماید به سرتاسر دیگر قسمت های محافظت شده توسط یک تسمه ای از باکی پیپر، انتقال می یابد.

Wang می گوید : یکی دیگر از کاربردهای کوتاه مدت می تواند استفاده به عنوان الکترود برای پیل های سوختی در خازن های عظیم و باطری ها باشد. در مرحله بعدی ، باکی پیپر می تواند یک جایگزین بسیار مؤثرتر و سبک تر برای ورق های گرافیتی که در رایانه های لپ تاپ به کار گرفته می شوند ، باشد و به خوبی گرمایی را که برای قطعات الکترونیکی مضر می باشد ، پراکنده نماید.

هدف غایی و بلند مدت ، ساخت هواپیماها ، خودروها و دیگر تجهیزات با استفاده از باکی پیپر می باشد. همچنین سازمان های نظامی نیز نگاهی به این ماده برای استفاده در پوشش های زرهی و تکنولوژی های اطلاعاتی دارند.

در نهایت Wang افزود : به احتمال زیاد طرح ما در 12 ماه اول بهره برداری ، در صورت امکان ، ارائه چند محصول تجاری می باشد . بدیهی است که نانو لوله ها دیگر منحصر به یک کشف آزمایشگاهی نخواهد بود . آنها دارای پتانسیل حقیقی جهانی می باشند و این یک حقیقت است.


>



برچسب ها: در حال حاضر استفاده از نانولوله های کربنی در استحکام بخشیدن به راکت های تنیس و دوچرخه ها آغاز گردیده اما ، در میزان بسیار اندک. رزین های اپوکسی که دارای مصارف گوناگونی در صنعت می باشند حاوی 1 تا 5 درصد نانولوله های کربنی می باشند که به صورت پودرهای بسیار ریز اضافه می شوند. باکی پیپر که یک فیلم نازک می باشد و نه یک پودر ، دارای یک محتوی نانو لوله های بسیار بالاتر در حدود 50 درصد می باشد. نانو لوله های کربنی تنوع بسیار زیادی از لحاظ شکل کاربرد دارند. آنها می توانن به صورت یک لایه یا دو لایه و در انواع طول ها و ضخامت ها و با چرخش مختلف در ساختارشان مورد استفاده قرار گیرند. یکی از مشکلات موجود در باکی پیپر به هم پیچیدن لوله ها در یکدیگر در زوایای نا مشخص می باشد که این امر منجر به ایجاد محدودیت در استحکام آن می شود. Wang و محققین همراهش راه حلی برای این مشکل یافته اند به این صورت که نانولوله ها را در معرض میدان مغناطیسی بالا قرار می دهند که در نهایت منجر به این می شود که اکثر آنها در همان راستای قبلی در یک امتداد قرار گرفته و در نهایت به افزایش مجموع استحکام آنها می انجامد. مشکل دیگر نانو لوله ها این است که سطح این لوله ها آنچنان صاف و صیقلی است که به سختی می توان آنها را به وسیله اپوکسی در کنار یکدیگر نگه داشت. محققین به دنبال پیدا کردن راه هایی برای ایجاد برخی عیوب و ناهمواری سطحی در حد بسیار ناچیز می باشند تا بتوانند اتصال بین آنها را بهبود بخشند. تا اینجا انستیتو ایالتی فلوریدا قادر به تولید باکی پیپرهایی با استحکامی برابر با نصف بهترین ماده کامپوزیت موجود شناخته شده یعنی IM7 گردیده است و Wang پیش بینی می کند که این فاصله به سرعت پر خواهد شد. Wang گفت : تا پایان سال آینده ما باید دارای یک کامپوزیت باکی پیپر به استحکام IM7 و 35 درصد سبکتر از آن باشیم. در حال حاضر باکی پیپر در مقیاس آزمایشگاهی تولید می شود ، اما ایالت فلوریدا در مرحله بررسی انعقاد قراردادی با یک شرکت برای تولید باکی پیپر در مقیاس تجاری می باشد. آقای Adams مدیر انجمن علم نانوذرات و تکنولوژی شرکتRice می گوید : در حقیقت این مثال ها نشان از مواد تثبیت شده ای می باشند که قادر خواهند بود تا در سیستم های پروازی مورد استفاده قرار گیرند. وی افزود : چیزی که در حال حاضر شما می توانید آن را به راحتی در دستان خود بگیرید ، دستاوردی از علم نانوتکنولوژی می باشد. بیش از 5 سال طول می کشد تا یک ماده با ساختار جدید مجاز برای کاربردهای هوانوردی بدست آید ، بنابراینWang اظهار داشت که او پیش بینی می کند اولین کاربرد باکی پیپر برای محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس و برخورد صاعقه با فضاپیما خواهد بود. میدان های الکتریکی و هر گونه دلایل طبیعی از قبیل نور خورشید یا سپیده شمالی می تواند بر روی سیستم رادیویی یا دیگر تجهیزات الکتریکی اخلال ایجاد نماید. به گفته Wang در قرارداد پیشنهادی اخیر با نیروی هوایی باکی پیپر قادر است تا بیش از 4 برابر محافظت تصریح شده را تضمین کند . به طور مثال ، مواد کامپوزیت متداول دارای یک شبکه مسی اضافی برای محافظت در برابر صاعقه می باشند . جایگزینی می تواند منجر به کاهش وزن و مصرف سوخت گردد. Wang با استفاده از یک ماکت هواپیمای کامپوزیتی و یک تفنگ شک الکتریکی به اثبات این موضوع پرداخت. تخریب بخش محافظت نشده از صاعقه موجب ایجاد جرقه در حین پرواز می شود. به هر حال ضربه الکتریکی بدون آن که صدمه ای وارد نماید به سرتاسر دیگر قسمت های محافظت شده توسط یک تسمه ای از باکی پیپر ،

 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر