|
طبق مطالعه جدیدی که از سوی پژوهشگران مؤسسه پلی‌تکنیک رنسلر انجام گرفته‌است،
توده‌های نانولوله‌های کربن می‌توانند در تهیه حسگرهای فشار قوی و مؤثر
مورد استفاده قرار گیرند.
با بهره‌گیری از خواص مکانیکی و الکتریکی منحصربه‌فرد این مواد، پژوهشگران
یک توده نانولوله‌ای سه میلی‌متری را به‌طور مداوم فشرده کرده، دریافتند که
می‌تواند به‌عنوان یک حسگر فشار کاربرد داشته باشد. بین مقدار نیروی
واردشده به قطعه و کاهش مقاومت الکتریکی مشاهده‌شده در آن، یک رابطه خطی
ثابت وجود دارد.
Subbalakshmi Sreekala، مجری طرح و محقق فوق دکتری در رنسلر، گفت:” به‌دلیل
وجود همین رابطه خطی بین فشار و بار، می‌توان از آن به‌عنوان یک حسگر مناسب
برای فشار استفاده کرد، همچنین یک حسگر ضمیمه‌شده به قطعه نانولوله کربنی
قادر به تشخیص تغییرات وزنی بسیار کوچک بوده و در هر نوع از کاربردهای
صنعتی و عملی سودمند خواهد بود. دو کاربرد بالقوه آنها عبارتند از: اندازه‌گیری
فشار برای تنظیم فشار هوای موجود در لاستیک اتومبیل‌ها، و حسگر فشار
میکروالکترومکانیکی که می‌تواند در تجهیزات تولیدکننده نیمه‌هادی‌ها به کار
رود.
به‌رغم مطالعه‌ای که در دهۀ گذشته بر روی خواص مکانیکی ساختارهای نانولوله‌های
کربنی صورت گرفت، این مطالعه اولین کار در جهت کاوش و گزارش رابطۀ
مقاومت-کشش این مواد به شمار می‌رود. جزئیات این کار پژوهشی در شمارۀ اخیر
نشریۀ Applied physics letters منتشر شده‌است.
در مرحله آزمایش، محققان یک قطعه نانولوله کربنی را در ماشینی شبیه گیره
قرار داده و سطوح مختلفی از فشار را به آن اعمال کردند. آنها مقدار فشار
اعمال‌شده را یادداشت و فشار مورد نظر اعمال‌شده بر سطح را انداره‌گیری
کردند. همچنان که قطعه تحت فشار قرار داشت، یک جریان الکتریکی را نیز به
قطعه اعمال و مقاومت یا سهولت جابه‌جایی جریان از یک انتها به انتهای دیگر
قطعه را اندازه گرفتند. بدین وسیله دریافتند که فشار اعمال‌شده به قطعه با
کاهش مقاومت الکتریکی قطعه رابطۀ خطی دارد. هر چه قطعه بیشتر فشرده شود،
مقاومت آن نیز بیشتر کاهش می‌یابد. این رابطه بر روی نمودار به‌صورت یک خط
صاف و مستقیم نشان داده می‌شود؛ بدین معنی که هرگاه قطعه تحت فشاری معادل X
قرار بگیرد، مقاومت الکتریکی قطعه به مقدار Y کاهش می‌یابد.
با قرار دادن جسمی با وزن غیر مشخص بر روی قطعۀ نانولوله کربنی، قطعه به
سمت پایین فشرده شده، مقاومت الکتریکی آن کاهش می‌یابد، سپس حسگر یک بار
الکتریکی را به قطعه اعمال می‌کند و مقاومت آن را ثبت می‌نماید. آنگاه وزن
دقیق جسم با توجه به رابطۀ خطی ثابت بین فشار قطعه و مقاومت آن به‌راحتی
محاسبه می‌شود. در این مطالعه ارتباط خطی مقاومت-کشش قطعه نانولوله‌ای تا
هنگامی درست است که قطعه تا ۶۵ درصد حجم خود فشرده شود. بیشتر از آن، خواص
مکانیکی قطعه دچار نقص شده و ارتباط خطی از بین می‌رود.
اعضای این گروه هم‌اکنون در حال مطالعه بر روی روش‌هایی برای ترقی و بالا
بردن قدرت نانولوله‌ها از طریق مخلوط کردن آنها با کامپوزیت‌های پلیمری
هستند تا ماده جدیدی با رابطۀ خطی پایدار در تمام حالات را تولید نمایند.
|
