Mohamad
04-29-2011, 09:21 AM
نسل جديدي از کربن است که از مواد نانوکربني ساخته شده است. اين ماده که مستحکم‌تر از فولاد، سبک‌تر از آلومينيوم و رساناتر از مس است، کاربردهاي زيادي دارد که موارد کليدي آن شامل الکترونيک، حسگرها، مواد و مصالح ساختماني، پرکن‌ها ( Fillers ) و غيره است. مثلاً اين ماده به‌عنوان پرکن در صنايع پلاستيک و رنگ به عنوان جايگزين کربن سياه استفاده ميشود که يکي از کاربردهاي رايج آن است.
خواص نانولوله کربني
خواص فلزي و شبه فلزي کربن نانوتيوب با تغيير در ساختار، به جاي تغيير در ترکيب بدست مي‌آيد. اين خواص ويژه در نانوالکترونيک کاربردهاي زيادي به وجود مي‌آورند.
از ديدگاه مکانيکي، کربن نانوتيوب ( CNT ) قوي‌ترين ماده‌اي است که تا به‌حال شناخته شده است. اين ماده بسيار مستحکم به شدت انعطاف‌پذير نيز هست به‌طوريکه قابليت خم شدن به شکل دايره و يا حتي گره‌خوردن را دارد. اين رفتار مکانيکي ويژه، علاقه‌مندي زيادي جهت استفاده از آن در مصالح ساختماني ايجاد کرده است. پتانسيل‌هاي استفاده از CNT هنوز قابل تامل و تعمق است.
کاربرد نانوتيوب در صنعت ساختمان
حداقل سه عرصة گسترده تحقيقاتي براي توليد محصولات مورد نياز ساختمان وجود دارد:
• به دليل خواص مکانيکي عالي CNT ، استفاده از آنها در زمينه‌هاي پليمر شيشه و ساختمان قابل توجه است.
• CNT به عنوان اجزاي ساخت سيستم‌هاي انتقال حرارت، به علت خواص ويژه هدايت حرارتي آن مورد توجه است.
• استفاده از CNT با طول زياد به شکل ريسمان، در پل‌هاي معلق کاربرد دارد.
مثلاً در بتون، از گذشته تا حال، فايبرهاي فولادي (بتن آرمه) استفاده مي‌شده‌اند. بنابراين بتون، مستعد استفاده از کربن نانوتيوب است انتظار مي‌رود با استفاده از CNT به خواص بهتري در بتون دست يابيم.
دلايل رجحان نانولولة کربني عبارتند از:
• خواص ويژة مکانيکي هدايت حرارتي و الکترونيکي
• نسبت طول به قطر بسيار بالا (اگر قطر کربن نانوتيوب‌ها 1 نانومتر در نظر گرفته شود، طول، 1 هزار برابر قطر است در حالي که تلاش ميشود به طول‌هاي بيشتر دست يافته شود و پژوهشگران مستعد استفاده از کربن نانوتيوب است حتي به ابعاد سانتي‌متر هم رسيده‌اند.
3- اندازه کوچک فايبرها و قابليت پخششدن بالا در زمينة سيمان و بتن (تقويت‌کنندة عالي)
نانوتيوب‌ها با اجزاء و ترکيبات سيمان پيوند حاصل کرده و باعث کنترل مناسب سيستم سيمان ميشوند.
جمع‌بندي:
با توجه به کاربردهاي بالقوه کربن نانوتيوب، نياز به اين ماده در صنايع داخلي ديده ميشود. صنعت ساختمان با توجه به زلزله‌خيز بودن ايران، يکي از صنايعي است که لزوم بهينه‌سازي ساخت‌وساز و مصالح ساختماني در آن مشاهده ميشود.
کشور ايران در تامين منابع اوليه توليد کربن نانوتيوب غني است و از طرف ديگر تحقيقات زيادي تا به امروز در سطح جهان در اين زمينه انجام شده است. در بسياري از نقاط جهان اين ماده به صورت تجاري توليد ميشود ولي همچنان تحقيقات براي رسيدن به خلوص بالا و نسبت طول به قطر بيشتر ادامه دارد.
آنچه تاکنون روشن شده اين است که رسيدن به خلوص بالا و طول بلند، براي کربن نانوتيوبي که در سيمان و بتون استفاده ميشود، در اولويت نيست؛ در همين شرايط موجود هم استفاده از آنها خواص بسيار مطلوبي حاصل مي‌کنند و نوع ناخالص آن نيز مي‌تواند اثر معجزه‌آسايي در مصالح به‌عنوان تقويت‌کننده ساختماني داشته باشد.
خواص نانولوله کربني
خواص فلزي و شبه فلزي کربن نانوتيوب با تغيير در ساختار، به جاي تغيير در ترکيب بدست مي‌آيد. اين خواص ويژه در نانوالکترونيک کاربردهاي زيادي به وجود مي‌آورند.
از ديدگاه مکانيکي، کربن نانوتيوب ( CNT ) قوي‌ترين ماده‌اي است که تا به‌حال شناخته شده است. اين ماده بسيار مستحکم به شدت انعطاف‌پذير نيز هست به‌طوريکه قابليت خم شدن به شکل دايره و يا حتي گره‌خوردن را دارد. اين رفتار مکانيکي ويژه، علاقه‌مندي زيادي جهت استفاده از آن در مصالح ساختماني ايجاد کرده است. پتانسيل‌هاي استفاده از CNT هنوز قابل تامل و تعمق است.
کاربرد نانوتيوب در صنعت ساختمان
حداقل سه عرصة گسترده تحقيقاتي براي توليد محصولات مورد نياز ساختمان وجود دارد:
• به دليل خواص مکانيکي عالي CNT ، استفاده از آنها در زمينه‌هاي پليمر شيشه و ساختمان قابل توجه است.
• CNT به عنوان اجزاي ساخت سيستم‌هاي انتقال حرارت، به علت خواص ويژه هدايت حرارتي آن مورد توجه است.
• استفاده از CNT با طول زياد به شکل ريسمان، در پل‌هاي معلق کاربرد دارد.
مثلاً در بتون، از گذشته تا حال، فايبرهاي فولادي (بتن آرمه) استفاده مي‌شده‌اند. بنابراين بتون، مستعد استفاده از کربن نانوتيوب است انتظار مي‌رود با استفاده از CNT به خواص بهتري در بتون دست يابيم.
دلايل رجحان نانولولة کربني عبارتند از:
• خواص ويژة مکانيکي هدايت حرارتي و الکترونيکي
• نسبت طول به قطر بسيار بالا (اگر قطر کربن نانوتيوب‌ها 1 نانومتر در نظر گرفته شود، طول، 1 هزار برابر قطر است در حالي که تلاش ميشود به طول‌هاي بيشتر دست يافته شود و پژوهشگران مستعد استفاده از کربن نانوتيوب است حتي به ابعاد سانتي‌متر هم رسيده‌اند.
3- اندازه کوچک فايبرها و قابليت پخششدن بالا در زمينة سيمان و بتن (تقويت‌کنندة عالي)
نانوتيوب‌ها با اجزاء و ترکيبات سيمان پيوند حاصل کرده و باعث کنترل مناسب سيستم سيمان ميشوند.
جمع‌بندي:
با توجه به کاربردهاي بالقوه کربن نانوتيوب، نياز به اين ماده در صنايع داخلي ديده ميشود. صنعت ساختمان با توجه به زلزله‌خيز بودن ايران، يکي از صنايعي است که لزوم بهينه‌سازي ساخت‌وساز و مصالح ساختماني در آن مشاهده ميشود.
کشور ايران در تامين منابع اوليه توليد کربن نانوتيوب غني است و از طرف ديگر تحقيقات زيادي تا به امروز در سطح جهان در اين زمينه انجام شده است. در بسياري از نقاط جهان اين ماده به صورت تجاري توليد ميشود ولي همچنان تحقيقات براي رسيدن به خلوص بالا و نسبت طول به قطر بيشتر ادامه دارد.
آنچه تاکنون روشن شده اين است که رسيدن به خلوص بالا و طول بلند، براي کربن نانوتيوبي که در سيمان و بتون استفاده ميشود، در اولويت نيست؛ در همين شرايط موجود هم استفاده از آنها خواص بسيار مطلوبي حاصل مي‌کنند و نوع ناخالص آن نيز مي‌تواند اثر معجزه‌آسايي در مصالح به‌عنوان تقويت‌کننده ساختماني داشته باشد.