شیمی

پ‍ژوهشگران فن‌آوري‌ نانو تنها از طبيعت براي توسعه مواد جديد و روش‌هاي ساخت الهام نمي‌گيرند، بلکه ساير فن‌آوري‌هاي ثابت ‌شده و گاهي قديمي را به آزمايشگاه‌هاي فن‌آوري ‌نانو انتقال مي‌دهند.

فرايند ريسندگي يکي از اين تكنيك‌هاست كه طي آن، الياف از مواد فيبري مختلف ساخته مي‌شوند.

نخستين چرخ ريسندگي احتمالاً دو هزار و 500 تا سه هزار سال پيش اختراع شد. زماني ريسندگي تنها پايه فن‌آوري تمدن ما بود و هم اينك پژوهشگران شروع به كاربردي كردن روش‌هاي ريسندگي پنبه براي توليد الياف نانولوله‌هاي كربني(CNT) كرده‌اند.

نانولوله‌هاي كربني بسيار قوي‌تر از مواد موجودند و براي استفاده كامل از اين قدرت فوق‌العاده بايد به ‌صورت الياف پيوسته درآيند.

مؤثرترين روش توليد اليافCNT، استفاده از فن‌آوري قديمي ريسندگي پنبه است؛ بنابراين از لحاظ فن‌آوري توليد الياف CNT ـ که مانند پنبه خواص ريسندگي دارند ـ بسيار جالب است.

دکتر Zhu، استاديار بخش مهندسي و علوم مواد دانشگاه كاليفرنياي شمالي به همراه همكارانش، شكل جديدي از مواد CNT با عنوانCNT پنبه‌يي ساخته‌اند كه از رشته‌هايCNT منفرد و فوق‌العاده طولاني تشکيل شده‌است.

اينCNT پنبه‌يي در بسياري از جنبه‌ها، از جمله رنگ، نرمي و مناسب بودن براي ريسندگي مشابه پنبه معمولي است. علاوه بر اين،CNT پنبه‌يي، آب‌گريز است و از رشته‌هاي منفرد نانولوله‌ کربني با دانسيته کم و طول زياد تشکيل شده ‌است.

اين اختراع در همه زمينه‌هاي کاربردي،‌ نظير ساختمان، الكترونيك و زيست‌شناسي ـ که لازم است تا نانولوله‌هاي منفرد به ‌صورت طناب يا الياف محکم و متراکم درآيند ـ کاربر دارد.

نتايج اين كار در مجله Advanced Materials به چاپ رسيد.

اين كار نشان داد كه انواع زيادي از ساختارهاي نانولوله كربني مي‌توانند تحت شرايط مختلف ساخته شوند و اين امر به دانشمندان اجازه مي‌دهد كه جست‌وجوي بيشتري درباره ساختارهاي متفاوت از كربن براي كاربردهاي جديد داشته باشند.

CNTهاي قطوري که قبلاً گزارش شده‌اند به‌ صورت خود كاتاليتيکي رشد كرده‌اند؛ يعني CNTها خود قطعات كربن آزاد را در لبه‌هاي باز و ديواره‌هاي كناري جذب، به ‌صورت عمودي و شعاعي و در غياب ذرات فلزي رشد كردند؛ ولي CNT پنبه‌يي همان سازوكار رشد كاتاليزوري مرسوم را دارد. محيط پايدارCVD و وجودCNT هاي با طول بسيار زياد درCNT پنبه‌يي در زمان رشد طولاني تاييدي بر اين سازوكار است.

بعد از ساختCNT پنبه‌يي، پژوهشگران با ريسندگي آنها را به‌صورت الياف درآوردند. براي اين کار از يك مته با قابليت تنظيم سرعت و نوك فلزي 25 ميكروني استفاده شد. در ابتدا نوك فلزي با لايه‌اي از چسب براي اتصال اوليه به تکهCNT ـ‌ كه ازCNT پنبه‌يي كشيده شده ـ پوشيده شد، سپس مته را ازCNT پنبه‌يي با سرعت 10 ميلي‌متر در دقيقه و در حالي كه با سرعت هزار يا دو هزار دور در دقيقه در حال چرخش است، دور مي‌کنند.

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، در طول ريسندگي، CNT‌هاي منفرد به‌آساني جمع‌آوري مي‌شوند؛ در نتيجه مي‌توان اليافي با طول 10 سانتي‌متر ازCNT پنبه‌يي ريسيد.

به‌دليل محدوديت‌هايي كه شكل‌هاي ديگر موادCNT ساخته ‌شده تاکنون براي ريسندگي دارند، CNTهاي پنبه‌يي را كه اين گروه ساخته‌اند، ساده‌ترين شكل از موادCNT براي ريسندگي به شمار مي‌روند و پتانسيل لازم براي تطبيق با فن‌آوري‌هاي رايج ريسندگي را دارند.