محققان فرانسوی با تقویت نانولوله‌های کربنی چندجداره با پلیمر وینیل الکل، نوعی کامپوزیت نانولوله‌ای با ویژگی‌های جدید ساختند که می‌تواند گامی به‌سوی توسعه محرک‌‌های فوق سبک برای کاربرد در صنعت هوانوردی به شمار آید.
ساخت نوع جدیدی از کامپوزیت‌های نانولوله‌ای
محققان فرانسوی با تقویت نانولوله‌های کربنی چندجداره با پلیمر وینیل الکل، نوعی کامپوزیت نانولوله‌ای با ویژگی‌های جدید ساختند که می‌تواند گامی به‌سوی توسعه محرک های فوق سبک برای کاربرد در صنعت هوانوردی به شمار آید.
محققان برای تهیه این ماده جدید، ابتدا نمونه نانولوله‌های کربنی چندجداره را اکسیده کردند. این کار موجب می‌شود تا ساختار به دست‌آمده پیوند بسیار محکمی را با پلیمر میزبان خود ایجاد کند. در مرحله بعد نانوماده ایجادشده را در آب ریخته و با مقادیر مختلفی از PVA با وزن مولکولی بالا مخلوط کردند و در نهایت به کمک فیلتراسیون غشایی آب این ترکیب را جدا کرده، مواد باقی‌مانده را به‌صورت ورقه‌های کاغذی‌شکل درآوردند. سپس برای ایجاد توزیع بار یکنواخت و تحریک یکسان در سطح فیلم ایجادشده، لایه‌ای از طلا روی سطح آن رسوب دادند و دست آخر هم یک لایه پلیمری عایق و خنثی روی طرف دیگر کشیدند.
این محققان با هدف بهینه‌سازی پاسخ الکتروشیمیایی این کامپوزیت، آن را در یک الکترولیت مایع غوطه‌ور کردند و با اعمال ولتاژی معادل ۱۰ ولت به دو سر آن، توانستند تنش محرکی معادل MPa 8/1 ایجاد نمایند. ماهیت متخلخل کامپوزیت CNT-PVA موجب می‌شود که یون‌های مایع الکترولیت به مجرد ایجاد تحریک الکتریکی، وارد فیلم وارد شده، آن را متورم سازند. دانشمندان دریافته‌اند که اگرچه این سیستم با هر دو ولتاژ منفی و مثبت منبسط می‌شود؛ میزان این تورم هنگام اعمال ولتاژ منفی بیشتر است. محققان فرانسوی دریافتند که بهترین نسبت وزنی به این منظور، استفاده از ۳۰ درصد پلیمر در این ساختار است.
به گفته این دانشمندان نانولوله‌ها به‌تنهایی از رسانش الکتریکی بالایی برخوردارند؛ اما در تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی بسیار ضعیفند و این مشکل را می‌توان با افزودن مقدار اندکی اتصال پلیمری برطرف و چیدمان این نانولوله‌ها را تقویت کرد. به این ترتیب ساختاری به دست می‌آید که در عین متخلخل بودن از رسانش الکتریکی بالایی نیز برخوردار است و هنگامی که در یک مایع الکترولیتی قرار گیرد و تحریک شود به‌خوبی متورم شود.
گفتنی است این تحقیق در قالب یک طرح تحقیقاتی اروپایی و با هدف تولید نانوکامپوزیت‌های هوشمند برای کاربرد در صنایع هوافضا انجام می‌شود. به عقیده بارتلوم، یکی از محققان عضو این گروه، گام بعدی توسعه نوع خشک این نوع محرک‌ها و استفاده از الکترولیت جامد به جای الکترولیت مایع است.
این محققان در نظر دارند تا علاوه بر این، با استفاده از ساختارهای الکتروشیمیایی، سیستم‌های حسگری‌ای بسازند که بتواند به پایش مواد کامپوزیتی استفاده‌شده در فضاپییماها پرداخته، ما را از بی‌نقص بودن و سلامت کامل آنها مطمئن سازد. نتایج این تحقیق کاربردهای متنوع دیگری هم در زمینه روبوتیک، صنایع خودروسازی و میکروابزارهایی برای جراحی‌های غیر تهاجمی خواهد داشت.
گزارش کاملی از این تحقیق در نشریه Nanotechnology منتشر شده‌است.
