ساخت نخستین نانوکامپوزیت‌های پلاستیکی رسانا

شای کران و اعضای گروه تحقیقاتی وی در دانشگاه هوستون در ادامه‌ی تحقیقات
ده‌‌ساله‌ی خود، با استفاده از فناوری نانو به روشی دست یافتند که می‌‌تواند راه را
برای استفاده از پلاستیک ارزان در تولید سی‌‌دی‌‌ها و دی‌‌وی‌‌دی‌‌ها هموار سازد.
وی امیدوار است این فناوری به‌‌زودی جای خود را در بهبود یکپارچه‌سازی الکترونیک
هواپیماها، رایانه‌ها و آی‌‌فون‌ها باز کند.

آنها در این تحقیق ـ که با حمایت نیروی هوایی آمریکا انجام شد ـ نشان دادند افزودن
مقدار مناسبی از نانولوله‌های کربنی (که در گروه فیزیک دانشگاه ویک فورست Wake
Forest ساخته شده بودند) به پلی‌کربنات‌ها (نوعی پلیمر پلاستیکی عایق با خواص
مکانیکی واپتیکی بسیار عالی) موجب ایجاد خواص رسانشی الکتریکی فوق‌العاده بالا (حتی
بسیار بیشتر از نانولوله‌های کربنی معمولی) در آنها می‌شود.

این محققان در این روش برای زدودن ناخالصی نانولوله‌ها به جای روش‌های معمول
اسیدکاری و یا صوتی متداول (که به نانولوله‌ها آسیب رسانده و موجب پیدایش نقص در
آنها می‌شود) از سانتریفیوژ استفاده کردند. این کار اگرچه زمان بیشتری می‌برد؛ موجب
بالا رفتن قابلیت رسانشی نانولوله‌ها می‌شود.

به عقیده‌ی کوران نتیجه‌ای که آنها بدان دست یافته‌اند، بالاترین میزان رسانشی است
که تاکنون برای نانولوله‌های کربنی به ‌دست آمده‌است و این میزان حتی با انجام
مطالعات و آزمایش‌های بیشتر باز هم قابل افزایش است. این یافته دستاوردی نوین در
زمینه‌ی تولید نانوکامپوزیت‌هایی با خواص رسانشی فوق‌العاده بالاست. به عقیده‌ی این
محققان با فراهم شدن امکان افزودن سفارشی نانولوله‌ها، می‌توان این کامپوزیت جدید
(که رسانشی در حد رسانش فلزات دارد) را جایگزین سیلیکون (ماده‌ای که هم‌اکنون در
ابزارهای الکترونیکی استفاده می‌شود) کرده و به این ترتیب تحولی شگرف در صنعت
الکترونیک و کاربردهای آن از هواپیماهای نظامی گرفته تا رایانه‌های شخصی ایجاد
نمود؛ مثلاً هم‌اکنون علت عمده‌ی خرابی رایانه‌ها، ناشی از تولید بارهای الکتریکی و
گرما در قطعات الکترونیکی آنهاست؛ لذا در صورتی که بتوان این کامپوزیت‌های پلیمری
نانولوله‌ای را به گونه‌ای طراحی نمود که همانند روکشی ضد الکتریسیته عمل کنند و
به‌صورت حفاظی در برابر تداخل الکترومغناطیسی عمل کنند، کارایی و طول عمر این
دستگاه‌های الکترونیکی از رایانه‌های شخصی تا PDAها افزایش خواهد یافت.

در مرحله‌ی بعد این محققان در نظر دارند تا جوهری مناسب برای چاپ این
نانوکامپوزیت‌های پلی‌کربنات روی قطعات الکتریکی مختلف بیابند. هم‌اکنون معمولاً از
صفحات فلزی برای پراکنده کردن الکتریسیته‌ی ساکن روی دستگاه‌ها استفاده می‌شود؛ لذا
جای تعجبی ندارد که نیروی هوایی آمریکا از این طرح استقبال نماید، زیرا موجب می‌شود
به جای صفحات فلزی سنگین در هواپیماها، از این جوهرهای قابل چاپ که بسیار سبک بوده
و در نتیجه مصرف سوخت هواپیماها را تا حد قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهند، استفاده
نمود. به باور محققان گرچه این یافته‌ها در نوع خود نتایج خوبی به شمار می‌آیند،
اما همچنان نیازمند سرمایه‌گذاری و مطالعات بیشتر هستند.

جالب آنکه گروهی دیگر از فیزیک‌دانان دانشگاه‌ ترینیتی هم به‌طور کاملاً تصادفی به
نتایج مشابهی دست یافته‌اند که اخیراً گزارشی از آن در نشریه‌ی ACS Nano منتشر
شده‌است. شایان ذکر است نتایج حاصل از یافته‌های کوران و همکارانش در مقاله‌ای با
عنوان «اندازه‌گیری‌های الکتریکی شفاف نانولوله‌های کربنی فوق‌العاده رسانا /
کامپوزیت پلی (بیسفنول آ کربنات)» در شماره‌ی اخیر نشریه‌ی Journal of Applied
Physics به چاپ رسیده‌است.