محققان در ژاپن با استفاده از نانولولههای کربنی، مادهی ویسکوالاستیک (چسبناک و کشسان) جدیدی ساختهاند که بطور باورنکردنی در گسترهی وسیعی از دما بین ۱۹۶- و ۱۰۰۰ درجه سیلسیوس پایدار است. مواد لاستیکی معمولاً در دماهای بالا تجزیه میشوند و هنگام سرد شدن، شکننده میشوند و این ماده اولین لاستیکی است که چنین پایداری دارند.
پایداری لاستیک نانولولهای در دماهای بسیار بالا
محققان در ژاپن با استفاده از نانولولههای
کربنی، مادهی ویسکوالاستیک (چسبناک و کشسان) جدیدی ساختهاند که بطور
باورنکردنی در گسترهی وسیعی از دما بین ۱۹۶- و ۱۰۰۰ درجه سیلسیوس پایدار
است. مواد لاستیکی معمولاً در دماهای بالا تجزیه میشوند و هنگام سرد شدن،
شکننده میشوند و این ماده اولین لاستیکی است که چنین پایداری دارند.
خاصیت ویسکوالاستیسیتی در مواد متنوعی از قبیل پلیمرهای بیشکل و نیمهبلوری،
بعضی از مواد زیستی، بلورها و حتی بعضی از آلیاژهای فلزی دیده میشود. این
لاستیک جدید از شبکهی تصادفی از نانولولههای کربنی تک، دو و سه جدارهی
درهمرفتهای ساخته شده است و همان ویسکوالاستیسیتی دارد که مقاومترین
لاستیک سیلیکونی از نظر گرمایی در دمای اتاق دارد. اگرچه لاستیک سیلیکونی
خاصیت ویسکوالاستیسیتی خود را فقط در دماهای بین ۵۵- و ۳۰۰ درجه سیلسیوس
حفظ میکند. این مادهی جدید که انعطافپذیری خود را در گسترهی دمایی
بسیار بیشتری حفظ میکند، میتواند شکل اولیه خود را بعد از تغییرشکل
دوباره بدست آورد و مقاومت خستگی عالی دارد.
مینگ زو و همکارانش در AIST، برای ساخت
لاستیک نانولولهای خود ابتدا کاتالیستهای فلزی را روی یک بستر سیلیکونی
ترسیب دادند. این کاتالیستها بعنوان دانههایی برای رشد نانولولهها از یک
منبع کربنی مانند اتیلن، عمل میکنند. افزودن یک قطره آب (ppm 200-100) به
خوراک شدیداً رشد نانولولههای کربنی را افزایش میدهد و لولههای طویلی
تولید میکند.
نانولولههای کربنی با استفاده از چنین تکنیکی معمولاً فقط به سمت بالا رشد
میکنند؛ اما این محققان با اصلاح این کاتالیست موفق به کاهش چگالی
نانولولهها شدند و در نتیجهی پیشرفت رشد، شبکهی درهمرفتهای از
نانولولههای طویل شبیه درختهای انگور در یک تاکستان ایجاد کردند. زو میگوید
که یک نانولوله کربنی منفرد به تنها نمیتواند ایستاده بماند و به نانولوله
دیگری تکیه میدهد. بنابراین در نهایت شبکهای از نانولولههای کربنی ایجاد
میشود که بواسطه نیروهای واندروالس با همدیگر در تماس هستند.
طبق گفته این محققان، این شبکه نانولولهای خاصیت ویسکوالاستیسیتی دارد و
در گسترهی وسیعی از دما بسیار پایدار است زیرا انرژی در این لاستیک
نانولولهای هنگامی که نانولولههای منفرد در نقاط تماس باز و بسته
میشوند، پخش میشود.
این دانشمندان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجلهی Science منتشر
کردهاند.