|
مهندسان دانشگاه میشیگان با استفاده از یک فرایند جدید تولید و با بهره‌گیری از
نانولوله‌های کربنی، ساختارهای سه‌بعدی مختلفی همچون مارپیچ‌های باریک، حلقه‌های هم‌مرکز
و گلبرگ‌های خمیده تولید کرده‌اند.
این فرایند «شکل‌دهی موئین» نامیده شده و در آن از نیروهای موئین استفاده می‌شود.
جان هارت، استادیار دانشکده مهندسی مکانیک و دانشکده طراحی و هنر می‌گوید ساختن این
ساختارهای سه‌بعدی از مواد اگر نگوئیم غیرممکن، ولی بسیار دشوار است. این ساختارها
امکان استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد مکانیکی، الکتریکی، و شیمیایی نانولوله‌های
کربنی را به شکلی مقیاس‌پذیر فراهم می‌کنند. چنین ساختارهایی می‌توانند کاربردهای
مختلفی داشته باشند که از آن جمله می‌توان به تولید ابزارهای میکروسیالی جدید،
تولید مواد جدید با بافت سطحی و ویژگی‌های سطوح سنتی چهل‌تکه و ساخت روبشگرهایی که
می‌توانند با سلول‌ها و بافت‌های منفرد در تماس و ارتباط باشند، اشاره کرد.
روش هارت با مهرزنی الگوهایی روی یک ویفر سیلیکونی آغاز می‌شود. جوهری که در این
مهرزنی استفاده می‌شود، کاتالیزور آهن است که می‌تواند رشد عمودی نانولوله‌ها را در
الگوهای شکل‌دهی‌شده تسهیل کند. هارت به جای استفاده از الگوهای معمول دایره‌ای، از
دایره‌های توخالی، نیم‌دایره‌ها و دایره‌هایی استفاده کرد که یک دایره کوچک‌تر
درمرکز آنها خالی بود. این الگوها در جهت‌گیری‌ها و گروه‌بندی‌های متنوعی ایجاد می‌شوند.
یکی از این جهت‌گیری‌ها یک پنج‌ضلعی تشکیل‌شده از نیم‌دایره‌هاست که سمت صاف آنها
به سوی بیرون است.
او از رسوب‌دهی شیمیایی بخار برای رشد دادن نانولوله‌ها در الگوهای ایجاد شده بهره
برد. سپس ویفر سیلیکونی را به همراه جنگل نانولوله‌های رشد یافته، روی یک بشر حاوی
حلال جوشان مثل استون آویزان می‌کند. استون روی نانولوله‌ها تقطیر شده و سپس تبخیر
می‌شود.
تقطیر استون موجب می‌شود نیروهای موئین نانولوله‌ها به سمت داخل کشیده و شکل آنها
را تغییر دهند. به عنوان مثال نیم‌استوانه‌های بلند از نانولوله‌ها به سمت بیرون
خمیده و به شکل یک گل سه‌بعدی درمی‌آیند.
فرایند شکل‌دهی موئین امکان تولید دسته‌های بزرگی از میکروساختارهای سه‌بعدی را در
سطحی تقریباً نامحدود برای محققان ایجاد می‌کند. به‌علاوه، این محققان نشان داده‌اند
که ساختارهای سه‌بعدی آنها تا ۱۰ برابر سفت‌تر از پلیمرهای معمولی هستند که در
میکروساخت استفاده می‌شوند. بنابراین می‌توان از آنها به‌عنوان قالبی برای تولید
ساختارهای سه‌بعدی از مواد دیگر استفاده کرد.
جزئیات این تحقیق در مقاله‌ای با عنوان:
“Diverse 3D Microarchitectures Made by Capillary Forming of Carbon Nanotubes”
|
