به گزارش نیو وبلاگ به نقل از ایسنا و به نقل از فیز، نانولوله های كربنی فوق العاده سبك بوده، رسانایی الكتریكی بالایی دارند و نسبت به فولاد پایدارتر هستند. به خاطر خصوصیت های منحصربفرد نانولوله ها، كاربردهای بی شماری همچون در باتری های فوق سبك، پلاستیك های با كارایی بالا و ایمپلنت های پزشكی دارند.
با این حال امروزه محققان و صنعتگران برای كاربردی كردن این خصوصیت های فوق العاده در مقیاس نانو با مشكل مواجهند.
نانولوله های كربنی را نمی توان با مواد دیگر به راحتی تركیب كرد، این مواد در صورت تركیب شدن خصوصیت مفید خویش را از دست می دهند.
گروه تحقیقاتی نانو مواد كاربردی دانشگاه " كیل"(Kiel ) و دانشگاه "ترنتو"(Trento) هم اكنون یك روش جایگزین را ابداع كردند كه با كمك آن لوله های كوچك می توانند با مواد دیگر تركیب شوند و در عین حال خصوصیت های منحصربفرد خویش را حفظ كنند.
پروفسور "راینر ادلانگ"(Rainer Adelung)، سرپرست گروه محققان نانو مواد كاربردی دانشگاه كیل، اظهار داشت: هرچند نانولوله های كربنی همانند رشته های فیبری انعطاف پذیری بالایی دارند، با این حال نسبت به تغییرات بسیار حساس هستند. در تلاش های قبلی برای اتصال شیمیایی نانو لوله ها به مواد دیگر، ساختار مولكولی این نانو لوله ها هم تغییر می كرد. در نتیجه خواص آن ها را به شدت تحت تاثیر قرار می داد.
با این حال رویكرد تیم تحقیقاتی دانشگاه های كیل و ترنتو بر مبنای فرایند ساده نفوذ شیمیایی است. در این فرایند نانو لوله های كربنی با آب مخلوط شده و به روی یك ماده سرامیكی بسیار متخلخل تولید شده از اكسید روی ریخته می شوند. این سطح مانند یك اسفنج، مایع را جذب می كند.
نانولوله های كربنی خویش را به یك داربست سرامیكی متصل می كنند و به طور خودكار با هم یك لایه پایدار را تشكیل می دهند. سپس داربست سرامیكی بوسیله نانو لوله های كربنی پوشیده می گردد. این مسئله دارای اثرات جالبی برای داربست و پوشش نانولوله ای است.
از طرفی استقامت داربست سرامیكی به شدت افزوده می شود، به طوری كه توانایی تحمل 100 هزار برابری وزن خویش را خواهد داشت.
با پوشش CNT، ماده سرامیكی توانایی تحمل 7. 5 كیلوگرم و بدون آن 50 گرم را دارد.
دانشمندان علم مواد موفق شدند یكی دیگر از مزیت های این فرایند را نشان دهند. در مرحله دوم این فرایند، داربست سرامیكی با استفاده از فرایند سونش(Etching) شیمیایی حل می گردد.
سونش به فرایند پرداخت و لایه برداری از روی سطوح مواد آلی یا معدنی و تولید فرورفتگی در آن ها به كمك یك ماده خورنده می گویند.
این فرایند معمولا به دو صورت خشك یا خیس انجام می گردد. در روش خشك اقدام به برداشتن لایه هایی از روی سطح ماده مورد نظر به صورت فیزیكی و مكانیكی می گردد.
ابزار به كار گرفته شده بسته به ابعاد قطعه و ظرافت ساختار نهایی از سوهان تا شلیك یون متفاوت است.
در روش خیس معمولا از مواد خورنده شیمیایی برای این كار استفاده می گردد. بنابراین این روش به اسم سونش شیمیایی شناخته می شود.
یك شبكه سه بعدی از لوله ها باقی می ماند كه هر یك متشكل از یك لایه از نانولوله های كربنی كوچك است. بدین سان محققان توانستند سطح را تا حد زیادی بالا برند و در نتیجه امكان واكنش بیشتری را فراهم كنند.
"فابیان شوت"(Fabian Schütt)، عضو تیم تحقیقاتی اظهار داشت: با كمك این فرایند توانستیم سطح یك زمین والیبال ساحلی را به اندازه یك مكعب یك سانتی متری محدود كنیم. فضاهای بزرگ توخالی درون ساختار سه بعدی می تواند بعدا با پلیمر پر شود. بدین ترتیب نانولوله های كربنی می توانند بدون تغییر ساختار مولكولی و خواص، به طور مكانیكی با پلاستیك متصل شوند.
"شوت" اضافه كرد: می توان نانولوله های كربنی را به طور خاص منظم كرد و یك ماده كامپوزیتی رسانای الكتریكی را تولید كرد. بدین منظور تنها به میزان خیلی كمی از نانولوله های كربنی نیاز داریم تا بتوانیم به همان میزان رسانایی دست یابیم.
این مواد در صنعت باتری و فیلتر بعنوان ماده پركننده برای پلاستیك های رسانا، ایمپلنت های پزشكی احیا كننده، حسگرها و قطعات الكتریكی در مقیاس نانو كاربرد دارند.
استفاده از خصوصیت رسانایی بالای الكتریكی مواد مقاوم به ازهم پاشیدگی، در برنامه های كاربردی الكترونیك همچون لباس های كاربردی و یا در زمینه فناوری پزشكی جالب توجه است.
"ادلانگ" اظهار داشت: با كمك این نانولوله های كربنی، تولید پلاستیكی كه سلول های استخوانی یا قلب را تحریك به رشد كند، امكان پذیر است.
به خاطر سادگی این روش، محققان توافق نظر دارند كه این فرایند را می توان به ساختارهای شبكه متشكل از دیگر نانومواد منتقل كرد و در نتیجه طیف وسیعی از كاربردها را برای این مواد میسر می سازد.
نتایج این تحقیق در مجله Nature Communications به چاپ رسیده است.