ساخت سیم رسانای سبک برای ناسا با نانولوله‌های کربنی

روشی برای تولید انبوه نانولوله‌های کربنی دوجداره به هم جوش خورده ارائه شده که می توان در مدت زمان کمتر از نیم ساعت برای این ساختارهای الیافی، شکلی مستحکم ایجاد کرد.

ساخت سیم رسانای سبک برای ناسا با نانولوله‌های کربنی
روشی برای تولید انبوه نانولوله‌های کربنی دوجداره به‌ هم جوش‌ خورده ارائه شده که می‌ توان در مدت زمان کمتر از نیم ‌ساعت برای این ساختارهای الیافی،‌ شکلی مستحکم ایجاد کرد. ناسا قصد دارد از این الیاف به ‌عنوان سیم سبک استفاده کند.

بنیاد تحقیقات انرژی پاک روشی برای تولید نانولوله‌های کربنی دوجداره جدید ارائه کرده است، این نانولوله ‌های کربنی دارای دوجداره به ‌هم جوش ‌خورده (DWNT) است که به ‌صورت الیافی درآمده است و توانایی تحمل 700 گیگاپاسکال را دارد.
این استحکام در سال 2010 و 2011 زمانی که با پرتوالکترونی نانولوله‌های DWNT گداخته شده است و باندل‌های میکروسکوپ ایجاد شدند، دیده شد.
در این پروژه محققان تلاش کردند که برای اولین بار اقدام به تولید انبوه این نانولوله‌ها کنند. برای این کار از دمای 1700 تا 2300 درجه و فشار 800 اتمسفری استفاده می‌شود در حالی که در روش پیشین از تجهیزات گرانقیمت و زمانبر که نیاز به اعمال پرتوهای الکترونی با ولتاژ بالا داشت، استفاده می‌شد.
پرتوالکترونی تجاری موجود برای ایجاد DWNT نیاز به چند ماه کار دارد اما در این روش در مدت زمان کمتر از نیم‌ساعت این نانولوله‌ها ساخته می‌شوند.
ناسا به سیم‌ هایی با رسانایی بسیار بالا نیاز دارد تا از آنها برای کاوش فضا و ماهواره‌ها استفاده کند، از آنجایی که برای ناسا، کاهش وزن اهمیت دارد، این نانولوله‌ها مزیت زیادی دارند، جریان الکتریکی باید از نانولوله‌ها عبور کند و میان این نانولوله‌ها جهش داشته باشد؛ از این رو این نانولوله‌ها با جاذبه واندروالسی به هم متصل می‌شوند.
نیل فاربستین از مخترعان این فناوری می‌گوید: بسیار جالب توجه است که نانولوله‌ها با فاصله بسیار کمی از هم قرار دارند، نانولوله‌های DWNT جوش‌خورده، هدایت الکتریکی بالایی داشته و نسبت به رقبای خود بسیار موفق‌تر هستند، این نانولوله‌ها وزن بسیار کمی دارند.
در اولین آزمایش‌ها، نانولوله‌های کربنی دوجداره که با گرما پرس شدند، استحکام و سختی لازم را نداشتند، دلیل این امر فقدان حفره‌های لازم در این ساختار بود که در ادامه این مشکل حل شد.
جوش‌ خوردن این نانولوله‌ها از طریق دیواره بیرونی آنها انجام می‌شود، افزودن 0.05 درصد بور به نانولوله‌های کربنی دوجداره نیز موجب اتصال دیواره‌ها به هم می‌شود.
نتایج این پروژه در قالب پتنتی با شماره 10059595 در USPTO به ثبت رسیده است.


منبع :