ترکیب کامل نانولوله‌های کربنی و پلاستیک

این روزها استفاده از قطعات پلاستیکی در بسیاری از صنایع به امری مهم و حیاتی تبدیل
شده‌است. استفاده در مهندسی برق، تولید تلفن‌های همراه و ساخت سازه‌های سبک تنها
بخش کوچکی از مواردی است که قطعات پلاستیکی در آن نقش مهمی دارند. اخیراً محققان
ایده‌ی جالبی برای استفاده از نانولوله‌های کربنی درون پلاستیک‌ها ارائه کرده‌اند
که می‌تواند منجر به ویژگی‌های جدیدی در پلاستیک‌ها شود. با استفاده از این نوآوری
می‌توان مقاومت هواپیماها را در برابر رعد و برق افزایش داد.

صحنه‌ای را تصور کنید که ابرهای تیره در افق پدیدار می‌شوند و هواپیمایی در حال
نزدیک شدن به این توده‌ی ابر است. ناگهان نوری در آسمان ظاهر می‌شود و رعد و برق
آسمان را از هم می‌شکافت. این رعد و برق برای هواپیماها می‌تواند بسیار خطرناک باشد.
سازندگان هواپیما تمام تلاش خود را می‌کنند تا محصول خود را از گزند رعد و برق مصون
دارند؛ اما حتی هواپیماهایی که از آلومینیوم ساخته می‌شود نیز همیشه نمی‌تواند به‌طور
کامل بدون آسیب دیدن از کمند رعد و برق عبور کند. این مشکل زمانی حادتر می‌شود که
از قطعات پلیمری که معمولاً با فیبرهای کربنی تقویت‌شده (CFRPs) در بدنه‌ی هواپیما
استفاده شود، زیرا این مواد نمی‌توانند جریان الکتریکی را از خود عبور دهند.

محققان مؤسسه‌ی فرانهوفر و مواد پیشرفته در IFAM در برمن آلمان، موفق به توسعه‌ی
ماده‌ای شدند که با آن می‌توان بدنه‌ی هواپیما را در مقابل رعد و برق به شکل
مطلوب‌تری محافظت کرد. برای این کار آنها روی خواص ویژه‌ی نانولوله‌های کربنی
متمرکز شدند. نانولوله‌های کربنی دارای هدایت الکتریکی بالایی هستند که در صورت
آمیخته شدن با پلاستیک می‌توانند موجب تغییراتی در خواص آنها شوند؛برای مثال با
افزودن نانولوله‌های کربنی به پلاستیک‌ها می‌توان هدایت الکتریکی آنها را بهینه
کرد، همچنین خواص پراکندگی گرمایی آن نیز با افزودن ذرات فلزی بهبود می‌یابد.

برای عملیاتی کردن این ایده باید نانولوله‌های کربنی و میکروذرات فلزی را به شکل
یکنواخت در هم ‌آمیخت و به پلیمر متصل کرد. برای این کار از فناوری پلاسما استفاده
می‌شود. این گروه تحقیقاتی از یک پلاسمای اتمسفری برای تغییر سطح ذرات استفاده
کردند و با این کار ذرات آمادگی بیشتری برای اتصال به پلیمر پیدا کردند.

آنها نانولوله‌ها را به درون پلاسما اسپری کردند، طی این فرایند، نانولوله‌ها فوراً
به درون حلالی می‌افتند که بعد می‌توان از آن حلال در تولید پلیمر استفاده کرد.
تمام این فرایند ظرف ثانیه اتفاق می‌افتد، در حالی که روش‌های قبلی بسیار زمان‌بر
بودند؛ به طوری که چندین ساعت و گاهی چند روز زمان برای این کار نیاز داشتند.

علاوه بر ساخت هواپیما، از این ماده در بخش‌های مختلف می‌توان استفاده کرد.