تبلیغات
انجمن علمی-مهندسی مواد و متالورژی صنعتی - استقامت باور نکردنی پلاستیکهای نانو در دماهای متفاوت
انجمن علمی-مهندسی مواد و متالورژی صنعتی

محققان ژاپنی یك ماده جدید ویسكو الاستیك ساخته‌اند كه در بازه‌های دمایی بسیار متنوع و باور نكردنی (از 196- سانتیگراد تا 1000 سانتیگراد) پایداری خود را حفظ می‌كند. این برای نخستین‌بار است كه ماده‌ای پلاستیكی با چنین مشخصه‌ای ساخته شده، زیرا مواد پلاستیكی به‌طور معمول در دماهای بسیار بالا تجزیه شده و در دماهای بسیار پایین، ترد و شكننده می‌شوند

محققان در 20 سال اخیر تحقیقات خود را روی نانو لوله‌های كربنی متمركز كرده‌اند، زیرا این مواد خواص قابل‌توجهی دارد كه شامل استحكام كششی فوق‌العاده و هدایت الكتریكی مناسب این مواد است. هم‌اكنون یك دانشمند ژاپنی از دانشگاه AIST و همكارانش خواص استثنایی دیگری را در این لوله‌های كربنی كشف كرده‌اند كه آن خاصیت ویسكو الاستیسیته فراتر از یك محدوده وسیع دمایی است.
مواد ویسكوالاستیسیته همانند مایعات غلیظ (بعنوان مثال عسل) رفتار می‌كنند، اما قابلیت كششی برگشت‌پذیری مانند یك نوار پلاستیكی را دارند. یك مثال واضح برای چنین موادی پلیمرها است كه كاربردهای وسیعی در گوش گیرها دارند و باید خود را با شكل گوش كاملا تطبیق داده و بعد از برداشتن مجددا به شكل اصلی خود بازگردند. خاصیت ویسكو الاستیسیته در بسیاری از مواد شامل مواد بی‌شكل (آمورف) و پلیمرهای چندبلوری، برخی از مواد زیستی، كریستال‌ها و حتی برخی از آلیاژهای فلزی دیده شده است.
شبكه‌های تصادفی
این ماده پلاستیكی جدید از نانو لوله‌های كربنی از جداره‌های متصل سه تایی، دوتایی و منفرد تشكیل شده و خاصیت ویسكوالاستیسیته آن معادل با مواد پلاستیكی سیلیكونی مقاوم در برابر حرارت در دمای اتاق است. با توجه به این‌كه مواد پلاستیكی سیلیكونی تنها در بازه دمایی بین 55- و 300 درجه سانتیگراد می‌توانند خاصیت ویسكو الاستیسیته خود را حفظ كنند، اما این مواد جدید قادرند در دماهایی فراتر از این بازه خاصیت كشسانی خود را حفظ و بعد از تغییر شكل مكرر مجددا به شكل اولیه خود بازگردند و همچنین مقاومت در برابر خستگی فوق‌العاده‌ای را نیز از خود نشان دهند.

این تیم محقق كار خود را با لایه نشانی كاتالیست‌های فلزی روی یك سطح سیلیكونی آغاز كردند. این كاتالیست‌ها همانند محلی برای رشد نانو لوله‌ها از یك سطح كربنی مانند اتیلن عمل می‌‌كنند. یك قطره آب نیز (به مقدار 100 تا 200 پی‌پی‌ام) به این تركیب اضافه شده كه این امر به مقدار قابل‌توجهی موجب تسریع در رشد نانو لوله شده و یك لوله طویل ایجاد می‌كند.
نانو لوله‌های كربنی به‌طور معمول با چنین تكنیك‌هایی رشد می‌كنند، اما با آماده‌سازی كاتالیزور قبل از انجام این روش، محققین موفق به كاهش چگالی لوله‌ها شدند و توانستند شبكه‌ای درهم تنیده از لوله‌های كربنی طویل مانند شاخه‌های درخت تاك در تاكستان ایجاد كنند. نكته مهم این است كه یك نانو لوله كربنی منفرد نمی‌تواند به تنهایی پا برجا باقی بماند، از این رو زمانی كه یك نانو لوله از سطح شروع به رشد می‌كند، توسط دیگر لوله‌ها حمایت شده و به دور آنها می‌پیچد. این امر منتج به ایجاد یك شبكه از لوله‌ها می‌شود كه به واسطه نیروهای واندروالس به یكدیگر متصل شده‌اند.
بنابر این گزارش، این شبكه به كمك انرژی آزاد شده ناشی از در هم تنیدن و جدا شدن نانو لوله‌های منفرد در نقطه تماس، می‌تواند در یك بازه دمایی بسیار وسیع پایداری خود را حفظ كند. نانو لوله‌های كربنی خود به تنهایی مقاومت خوبی را در برابر حرارت (2000 تا 3000 درجه سانتیگراد) از خود نشان می‌دهند، از این رو مقاومت چنین مواد پلاستیكی حتی در دمایی فراتر از آن نیز قابل تصور خواهد بود.
با توجه به كاربردهای وسیع این مواد، محققان می‌گویند كه هنوز مطمئن نیستند كه این مواد خواص جدید و منحصر به فردی را كه سابق بر این دیده نشده ارایه دهند، اما كماكان به دنبال كاربردهای جدیدی هستند كه این ماده با خواص دمایی متغییر برای آن مفید واقع شود.
این نانو لوله‌های درهم تنیده نوعی از پلاستیك‌های چندمنظوره بوده كه می‌توانند در فضای بسیار سرد بین ستاره‌ای یا در درون یك كوره خلأ با دمای بسیار بالا مورد استفاده قرار گیرند. با توسعه بیشتر این مواد، نه تنها در كاربردهای فرازمینی از قبیل فضاپیماها بلكه در كاربردهای زمینی نیز مانند پارچه‌های بدون چروك و كف كفش‌ها برای كاهش ضربات مكانیكی به بدن مورد استفاده قرار می‌گیرند.
این تیم محقق ژاپنی كه شامل دانشمندانی از آژانس بین‌المللی علوم و تكنولوژی هستند، در حال حاضر برای ساخت مواد الاستیك نرم‌تر و مستحكم‌تر همانند خیاط خواص متنوع نانولوله‌های كربنی را در كنار یكدیگر قرار می‌دهند.

افزایش مقاومت در برابر خوردگی
محققان ژاپنی با افزودن نانولوله‌های كربنی تك جداره به آلیاژهای منیزیم، توانستند خواص خوردگی آن را به مقدار قابل‌توجهی بهبود بخشند. این امر موجب بهبود خواص مكانیكی این آلیاژها شده و این ماده جدید را بعنوان یك جایگزین مناسب برای آلیاژهای آلومینیومی و پلاستیك‌های مورد استفاده در صنایع مختلف مطرح كرده است.
به‌طور معمول بدلیل وزن سبك آلیاژهای منیزیم از این مواد در بدنه خودروها، تجهیزات الكترونیكی و وسایل ورزشی استفاده می‌كنند، اما از مشكلات این آلیاژها مقاومت اندك آنها در برابر خوردگی بوده كه منتج به اندودكاری آنها در طی فرآیند تولید شده و این امر محدودیت در كاربرد این مواد را به همراه دارد. این محققان دریافته‌اند كه افزودن حدود 5 درصد وزنی از نانولوله‌های كربنی چند‌جداره كوتاه در یك جهت و بسیار منظم، می‌تواند مقاومت خوردگی این آلیاژها را بهبود بخشد، همچنین علاوه ‌بر این نتیجه خیلی مهم، خواص مكانیكی این آلیاژها نیز به میزان قابل‌توجهی بهبود یافته‌اند (افزایش 25 درصد و 11 درصد به‌ترتیب در مدول كشسانی و استحكام كششی.)
این محققان با استفاده از روش تركیب پودر– پودر و استفاده از فرآیندهای قالب‌گیری تحت فشار در خلأ، توانستند تركیبات آلیاژ منیزیمی حاوی نانولوله‌های كربنی چندجداره را تهیه‌ كنند. آنها با فرو بردن آلیاژهای مذكور به داخل آب شور و اندازه‌گیری جرم از دست‌رفته، موفق به تعیین خوردگی آنها شدند.

بقیه در ادامه مطلب..........

راز شكست‌ناپذیری سایشی الماس

الماس كماكان یكی از سخت‌ترین مواد موجود روی كره خاكی است. قرن‌هاست كه كسی نمی‌داند، چرا در ساییدن و صاف كردن الماس برخی از سطوح و جهت‌ها راحت‌تر ساییده می‌شوند. این مساله بصورت رازی باقی مانده‌ و در حال حاضر این فرآیند سایشی مرموز الماس توسط دانشمندان آلمانی با ایجاد یك مدل برای تشریح فعل و انفعالات سایشی در مقیاس مولكولی، توصیف شده است.
تا قرن‌ها سازندگان و فروشندگان سنگ‌های قیمتی الماس را به وسیله چرخ‌هایی از جنس چدن خاكستری كه سطح آن با تكه‌های خشن الماس پوشانده شده بود، سنگ‌زنی می‌كردند و صیقل می‌دادند. برای چند قرن كسی نمی‌دانست كه چرا الماس، سخت‌ترین ماده طبیعت، را می‌توان با خرده‌هایی از الماس سایید و صاف كرد و چرا تنها بخشی از سطوح آن و در جهت‌های خاصی ساییده می‌شوند. درك این موضوع می‌تواند فرآیند سایش و صاف كردن الماس را بهبود بخشیده، راهبردهای جدیدی را برای رسیدن به سطحی صاف در الماس‌های مصنوعی چندبلوری ارایه كند. چنین كاری منجر به افزایش كاربرد الماس در صنایع مختلف نظیر الكترونیك می‌شود، اما تجربه نشان داده كه زمانی كه الماس با یك زاویه مشخص نسبت به چرخ سایشی ثابت می‌شود، عمل صیقل كاری بهتر انجام می‌شود. مشاهدات تجربی در طی قرن‌ها بر این اساس استوار بوده كه سطوح از جنس الماس نسبت به سطوح دیگر آن نرم‌تر بوده و راحت تحت فرآیند سایش قرار می‌گیرند. گمان‌ها بر این بوده كه در سطوح الماس، اتم‌های كربن درون شبكه‌ی بلوری ماده به‌‌نحوی چیده شده‌اند كه برخی بسیار محكم‌تر از دیگر اتم‌ها كربن هستند، اما مدت‌ها روند علمی این فرآیند همواره مبهم بوده و كسی از ساز و كار دقیق این چیدمان‌ها اطلاعی نداشت تا اینكه این بررسی‌های جدید در این زمینه صورت پذیرفت.
این عامل مستقیم در صیقل‌كاری الماس توسط یك دانشمند آلمانی مورد بررسی قرار گرفته و بعد از تحقیقات روی این پدیده طبیعی با تیم دانشگاهی خود، موفق به ارایه یك مدل مكانیك كوانتوم برای مطالعه فعل و انفعالات اتمی در فیلم‌های نازك كربنی الماس مانند كه معمولا در صنعت برای كاهش اصطكاك بین ماشین‌آلات به كار می‌رود، شدند. یكی از محققان اظهار داشت كه در این مرحله ما از این اتفاق بسیار هیجان‌زده شدیم و فرآیند شبیه‌سازی خود را برای یافتن جزئیات بیشتر در این مورد به دقت مورد بررسی و تحلیل قرار دادیم.
این گروه فرآیند شبیه‌سازی صیقل‌كاری الماس را با استفاده از 70 پردازنده كامپیوتری در مدت یك‌سال انجام دادند و در نهایت كشف كردند كه در در فرآیند سنگ‌زنی سطوح الماس بصورت لایه‌های بی‌شكل و نرم تغییر شكل می‌دهد، سپس این فیلم بسیار نازك می‌تواند براحتی به وسیله تراشه‌های دیگر یا از طریق پیوند مولكول‌های كربن با اكسیژن در هوا، از سطح جدا شده و بخش انتهایی سطح صیقل داده شده الماس خارج می‌شود.
اتم‌های كربن در این لایه‌، با شبكه‌ بلوری موجود در الماس كه در زیر لایه‌ آمورف قرار دارد، پیوندهایی ایجاد می‌كنند. با زدوده شدن لایه‌ آمورف دو حالت ممكن است اتفاق بیفتد، اگر پیوند ضعیف باشد، لایه‌ آمورف از سطح جدا می‌شود و اگر پیوند قوی باشد و این استحكام مانند صفحات درون شبكه باشد، آنگاه لایه روی سطح باقی می‌ماند.
ایجاد این لایه نازك بی‌شكل بدلیل وجود عیوب در سطح الماس شامل تجمع آلودگی‌ها در طی زمان صیقل‌كاری است. از آنجا كه یك اتم الماس روی سطح می‌لغزد، مكررا روی اتم‌های بلوری الماس كشیده می‌شود و برخی اوقات موجب كندن اتم از سطح كریستال شده و جزیی از لایه بی‌شكل می‌شود.
محققان امیدوارند كه با اصلاح لایه‌های آمورف، بخصوص در آن دسته نواحی كه اتم‌های لایه آمورف به سطوح الماس محكم‌تر چسبیده‌، بتوانند بخش‌های سخت الماس را ساییده و صاف كنند.




نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
یکشنبه 25 اسفند 1392
جمعه 3 آذر 1396 05:29 ب.ظ
اگر کسی بخواهد نظر کارشناسانه در مورد وبلاگ نویسی و سایت سازی پس از آن را دنبال کند
من توصیه می کنم او را به پرداخت سریع بازدید از این وبلاگ، نگه دارید تا کار لذت بخش است.
شنبه 1 مهر 1396 04:40 ب.ظ
Good post. I learn something totally new and challenging on blogs I stumbleupon on a daily basis.
It's always useful to read content from other writers and
practice something from their sites.
شنبه 18 شهریور 1396 10:00 ب.ظ
I think everything posted made a ton of sense. However, what about
this? what if you wrote a catchier post title? I
mean, I don't wish to tell you how to run your website, but
suppose you added a title that makes people want more?
I mean انجمن علمی-مهندسی مواد و
متالورژی صنعتی - استقامت باور نکردنی
پلاستیکهای نانو در دماهای متفاوت is kinda vanilla.
You should glance at Yahoo's front page and watch how they write article headlines to grab viewers to open the links.
You might try adding a video or a related pic or two to get readers interested about everything've got to say.
In my opinion, it could bring your blog a little livelier.
دوشنبه 16 مرداد 1396 04:46 ب.ظ
If you wish for to increase your knowledge simply keep visiting this website and
be updated with the most up-to-date news update posted here.
یکشنبه 15 مرداد 1396 02:42 ب.ظ
Asking questions are actually fastidious thing if you are not understanding anything fully, however this
piece of writing gives fastidious understanding even.
جمعه 13 مرداد 1396 12:40 ب.ظ
Wow, wonderful blog layout! How long have you been blogging for?
you made blogging look easy. The overall look of your site is fantastic, as
well as the content!
دوشنبه 9 مرداد 1396 09:59 ب.ظ
I do trust all of the ideas you have presented to your post.
They're really convincing and can certainly work. Nonetheless, the posts are
very short for beginners. May you please extend them a little from next
time? Thanks for the post.
جمعه 6 مرداد 1396 09:53 ب.ظ
Hi! I know this is kinda off topic but I was wondering which blog platform
are you using for this site? I'm getting
sick and tired of Wordpress because I've had problems with hackers and I'm looking at alternatives for another platform.

I would be great if you could point me in the
direction of a good platform.
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 05:16 ب.ظ
Hi there friends, its fantastic article concerning tutoringand entirely defined, keep it
up all the time.
سه شنبه 29 فروردین 1396 12:20 ب.ظ
I feel this is one of the so much vital info for me. And
i am satisfied reading your article. However wanna remark on some common things, The site taste is perfect,
the articles is really great : D. Just right activity, cheers
سه شنبه 22 فروردین 1396 04:27 ق.ظ
At this time I am going to do my breakfast, once having my
breakfast coming again to read more news.
یکشنبه 20 فروردین 1396 08:48 ب.ظ
Ridiculous story there. What happened after? Thanks!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی