محققان دانشگاه دولتی کارولینای شمالی با کمک یک فناوری در صنعت نساجی، روش نانو‌ساخت جدیدی را برای ساخت غشا‌های نانو‌لولة ‌کربنی بسیار باکیفیت توسعه داده‌اند. در این روش ضخامت و توپولوژی غشا قابل کنترل است و برای بسیاری از کاربردهای عملی، هزینة ساخت پایین است.
درهم‌بافتن نانولوله‌های کربنی باکمک آب: (a) شمایی از فرآیند پیوسته درهم‌بافتن باکمک آب که می‌تواند الیاف درهم‌بافته‌ای با سرعت 400 متر بر دقیقه تولید کند. (b) شمایی از دستگاه آزمایشگاهی که زانگ و همکارانش غشاءهای نانولوله کربنی را با آن تولید کرده‌اند.
دکتر زیانگ وو زانگ از دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و یکی از این محققان، می‌گوید:«این روشِ در هم ‌بافتن با کمک آب(Hydroentanglin g محصول هم‌گرایی دو زمینة کاملاً متفاوت؛ یعنی فناوری‌نانو و فناوری نساجی مدرن است و می‌تواند در زمینة غشاهای نانولولة کربنی انقلابی ایجاد کند. این غشاها‌ی نانولولة ‌کربنی در هم ‌بافته‌شده با کمک آب، خواص الکتریکی و مکانیکی به مراتب بهتری نسبت به کاغذهای باکی(Buckypap ER نانولولة کربنی ساخته‌شده از فیلتراسیون دارند.»
زانگ توضیح می‌دهد که روش در هم‌ بافتن با کمک آب، به تزریق هیدرولیکی با سوزن نیز معروف است. این روش برای ساخت یک غشا یا پارچة غیر بافتی یکنواخت و مستحکم، با الیافی که پیوند مکانیکی دارند؛ فرایندی نسبتاً جدید، ساده، سریع، کم‌هزینه و سازگار با محیط‌ زیست محسوب می‌شود.
زانگ پدیده در هم‌ بافتن با کمک آب را برای آرایش نانولوله‌های کربنی منفرد به‌صورت غشاهای نانولولة کربنی مستحکم، چند عملکردی و رسانا، استفاده کرده‌است. او می‌گوید:«این غشاهای نانولولة‌ کربنی همة خواص چند عملکردی نانولوله‌های کربنی منفرد را حفظ کرده‌اند، بنابراین کاربردهای بالقوة بسیار زیادی از قبیل نمایشگرهای انتشار میدانی، پایه‌های کاتالیستی، الکترونیک زیست‌پزشکی، پیل‌های سوختی، ذخیرة هیدروژن، حسگرها، پیل‌های خورشیدی و باطری‌ها، دارند.
زانگ توضیح می‌دهد که برخلاف دیگر فرایندهای مرسوم نساجی که با الیاف منفرد سرکار دارند، فرایند در هم ‌بافتن با کمک آب از دسته‌های الیاف بافته‌نشده برای تولید پارچه‌ها یا غشاهای مستحکم استفاده می‌کند؛ بنابراین روشی عالی برای آرایش نانولوله‌های کربنی‌ای است که برای دستکاری تکی خیلی کوچک هستند.
زانگ و همکارانش برای تهیة غشاهای نانولولة ‌کربنی با این فرایند یک دستگاه آزمایشگاهی ساختند و متناسب با ضخامت غشا، نانولوله‌های کربنی را بین پنج ثانیه و دو دقیقه با کمک آب در هم ‌بافتند. غشاهای حاصله قطری برابر 25 میلی‌متر داشتند. غشاهای نانولولة ‌کربنی با اندازة بزرگ‌تر نیز می‌توانند با استفاده از فرایند پیوسته یا یک دستگاه آزمایشگاهی بزرگ‌تر ساخته شوند.
زانگ توضیح می‌دهد که استحکام کششی این غشاها با ضخامت 100 میکرومتر، برابر با 51 مگاپاسکال است که سه ‌برابر استحکام کششی کاغذهای باکی نانولولة ‌کربنی ساخته‌شده از فیلتراسیون است. او اضافه می‌کند:«با نفوذ پلیمرها به داخل این نوع غشاها، ما می‌توانیم کامپوزیت‌های پلیمری مبتنی بر نانولولة کربنی‌ای بسازیم كه خواص مکانیکی بهتری دارند؛ مثلاً نفوذ پلی‌اتیلن اکساید(PEO) به داخل این غشاها می‌تواند استحکام کششی را تا 37 درصد افزایش دهد.
نتایج این تحقیق در مجلة Advanced Materials منتشر شده‌است.

نوشته شده در تاریخ چهارشنبه 14 مهر 1389    | توسط: اسماعیل شعبانی    |    | نظرات()