استفاده از نانولوله کربنی برای تولید نانوکامپوزیت

محققان دانشگاه کارولینای جنوبی و دانشگاه جرجیا معتقدند که می‌توان با استفاده از نانولوله‌های کربنی خواص محصولات را بهبود داد. آنها روش جدیدی برای بهتر دیسپرس شدن نانولوله‌های کربنی درون اتانول ارائه کردند که این روش موجب افزایش مدول الاستیک نانوکامپوزیت‌های نانولوله/اپوکسی می‌شود.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری زایدونگ از کالج مهندسی دانشگاه کارولینای جنوبی موفق به ارائه دستاورد جدیدی در به‌کارگیری از نانولوله‌های کربنی شده است، او و همکارانش نتایج کار خود را در نشریه Advanced Materials به چاپ رساندند. این گروه تحقیقاتی از دو روش غیرفعال‌سازی با هیدروژن و اولتراسونیک برای توزیع یکنواخت نانولوله‌های کربنی چند جداره استفاده کردند.
 
لی می‌گوید نتایج استفاده از نانولوله‌های کربنی و کامپوزیت‌های سبک آن در ادوات اپتوالکترونیکی، ذخیره‌ساز انرژی، مبدل‌های انرژی و دستگاه‌های جمع‌آوری انرژی بسیار عالی بوده است.

متاسفانه موضوع دیسپرس کردن نانولوله‌های کربنی به‌صورت چالشی میان محققان بوده و مانع استفاده از این مواد می‌شود. این روش جدید بسیار ارزان، ساده و زیست سازگار است به‌طوری که می‌توان خیلی سریع آن را برای حوزه‌های مختلف استفاده کرد.

نانولوله‌های کربنی دارای ویژگی‌های منحصر به‌فرد متعددی هستند برای مثال خواص مکانیکی و رفتارهای غیرمعمول این مواد برای محققان جالب است. با افزودن نانولوله‌ها به مواد مختلف، حتی در دوزهای بسیار اندک، محققان توانستند خواص مواد را بهبود دهند. اما کار با نانولوله‌های کربنی، که دارای خاصیت آب‌گریزی شدیدی هستند، بسیار دشوار است. نانولوله‌ها در بسیاری از حلال‌ها و پلیمرها نامحلول بوده و تمایل به کلوخه شدن دارند که این موضوع مانع بزرگی بر سر راه پوشش‌دهی سطوح با نانولوله و یا توزیع آنها درون ژل یا جامدات است.

از دیر باز اولتراسونیک ابزار مناسبی برای دیسپرس کردن نانولوله‌های کربنی بوده است اما این روش بسیار کند است و معمولا با قطع کردن امواج اولتراسونیک فرآیند تجمع آغاز می‌شود. پژوهشگران از ترکیب دو روش اولتراسونیک و آزادسازی تدریجی گاز هیدروژن موفق به دیسپرس کردن کامل نانولوله‌های کربنی درون اتانول شدند. این کار تقریبا دو ساعت زمان برد. فرآیند دیسپرس شدن کامل نانولوله‌ها حتی با چشم غیرمسلح نیز قابل روئیت است اما در این پروژه از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده شد.

این گروه تحقیقاتی با استفاده از این روش موفق به تولید کامپوزیت‌های اپکسی- نانولوله‌ای شدند و سپس خواص مکانیکی آن را مورد بررسی قرار دادند. مدول الاستیک این نانوکامپوزیت 100 درصد نسبت به اپوکسی خالص افزایش داشت این درحالی است که نانوکامپوزیت دارای نانولوله در صورت عدم استفاده از جریان گاز هیدروژن تنها 40 درصد بیشتر از اپوکسی افزایش مدول الاستیک دارد.


منبع: ستاد توسعه فناوری نانو