پژوهشگران فناوری‌نانو تنها از طبیعت برای توسعه مواد جدید و روش‌های ساخت الهام نمی‌گیرند، بلکه سایر فناوری‌های ثابت‌شده و گاهی قدیمی را به آزمایشگاه‌های فناوری‌نانو انتقال می‌دهند.
ریسندگی نانولوله‌های کربنی پنبه‌ای در آزمایشگاه‌های فناوری‌نانو
پژوهشگران فناوری‌نانو تنها از طبیعت برای توسعه
مواد جدید و روش‌های ساخت الهام نمی‌گیرند، بلکه سایر فناوری‌های
ثابت‌شده و گاهی قدیمی را به آزمایشگاه‌های فناوری‌نانو انتقال
می‌دهند.
فرایند ریسندگی یکی از این فناوری‌هاست. ریسندگی، فرایند ساخت
الیاف از مواد فیبری مختلف است. اولین چرخ ریسندگی در هند و
احتمالاً دو هزار و ۵۰۰ تا سه هزار سال پیش اختراع شد. زمانی
ریسندگی تنها پایه فناوری تمدن ما بود. همینک پژوهشگران شروع
به کاربردی کردن روش‌های ریسندگی پنبه برای تولید الیاف
نانولوله‌های کربنی(CNT) کرده‌اند.
نانولوله‌های کربنی بسیار قوی‌تر از مواد موجودند و برای
استفاده کامل از این قدرت فوق‌العاده باید به‌صورت الیاف
پیوسته درآیند. مؤثرترین روش تولید الیافCNT، استفاده از
فناوری قدیمی ریسندگی پنبه است؛ بنابراین از لحاظ فناوری تولید
الیاف CNT ـ که مانند پنبه خواص ریسندگی دارند ـ بسیار جالب
است.
دکتر Zhu ، استادیار بخش مهندسی و علوم مواد دانشگاه
کالیفرنیای شمالی به همراه همکارانش، شکل جدیدی از موادCNT با
عنوانCNT پنبه‌ای ساخته‌اند که از رشته‌هایCNT منفرد و فوق‌العاده
طولانی تشکیل شدهاست. اینCNT پنبه‌ای در بسیاری از جنبه‌ها؛
از جمله رنگ، نرمی و مناسب بودن برای ریسندگی مشابه پنبه
معمولی است. علاوه بر این،CNT پنبه‌ای آب‌گریز است و از رشته‌های
منفرد نانولوله کربنی با دانسیته کم و طول زیاد تشکیل شدهاست.
این اختراع در همه زمینه‌های کاربردی؛ نظیر ساختمان،
الکترونیک و زیست‌شناسی ـ که لازم است تا نانولوله‌های منفرد
به‌صورت طناب یا الیاف محکم و متراکم درآیند ـ کاربر دارد. با
استفاده از رسوب‌دهی بخار شیمیاییCVD)، CNTهای منفرد با محدوده
طولی میلی‌متر تا سانتی‌متر ساخته شدند. نتایج این کار در
مجلهAdvanced Materials به چاپ رسید. این کار نشان داد که
انواع زیادی از ساختارهای نانولوله کربنی می‌توانند تحت شرایط
مختلف ساخته شوند و این امر به دانشمندان اجازه می‌دهد که
جستجوی بیشتری در مورد ساختارهای متفاوت از کربن برای
کاربردهای جدید داشته باشند.
CNTهای قطوری ـ که قبلاً گزارش شده‌اند ـ به‌صورت خود
کاتالیتیکی رشد کرده‌اند؛ یعنی CNTها خود قطعات کربن آزاد را
در لبه‌های باز و دیواره‌های کناری جذب، به‌صورت عمودی و شعاعی
و در غیاب ذرات فلزی رشد کردند؛ ولی CNT پنبه‌ای همان سازوکار
رشد کاتالیزوری مرسوم را دارد. محیط پایدارCVD و وجودCNTهای با
طول بسیار زیاد درCNT پنبه‌ای در زمان رشد طولانی تاییدی بر
این سازوکار است.
بعد از ساختCNT پنبه‌ای، پژوهشگران با ریسندگی آنها را به‌صورت
الیاف درآوردند. برای این کار از یک مته با قابلیت تنظیم سرعت
و نوک فلزی ۲۵ میکرونی استفاده شد. در ابتدا نوک فلزی با لایه‌ای
از چسب برای اتصال اولیه به تکهCNT ـ‌که ازCNT پنبه‌ای کشیده
شده ـ پوشیده شد، سپس مته را ازCNT پنبه‌ای با سرعت ده میلی‌متر
در دقیقه و در حالی که با سرعت هزار یا دو هزار دور در دقیقه
در حال چرخش است، دور می‌کنند.
در طول ریسندگی CNTهای منفرد
به‌آسانی جمع‌آوری می‌شوند. در نتیجه می‌توان الیافی با طول ده
سانتی‌متر ازCNT پنبه‌ای ریسید. به‌دلیل محدودیت‌هایی که شکل‌های
دیگر موادCNT ساخته‌شده تاکنون، برای ریسندگی دارند، CNTهای
پنبه‌ای را که این گروه ساخته‌اند، ساده‌ترین شکل از موادCNT
برای ریسندگی به شمار می‌روند و پتانسیل لازم برای تطبیق با
فناوری‌های رایج ریسندگی را دارند.
