روشی برای تولید ساختار سه بعدی از نانولوله‌های کربنی

یک تیم تحقیقاتی از سه دانشگاه مختلف با همکاری یکدیگر به بررسی تولید
ساختارهای سه بعدی از نانولوله‌های کربنی پرداختند. پیش از این تحقیقات بسیاری
روی نانولوله‌های کربنی انجام شده بود اما این اولین باری است که تولید شبکه‌ای
سه بعدی از نانولوله‌های کربنی مورد مطالعه قرار گرفته است. هفت‌ونیم میلیون
دلار بودجه از سوی دانشگاه رایس برای انجام این پروژه اختصاص یافته که از سوی
پیشگامی تحقیقات دانشگاهی بین رشته‌ای تامین شده است. در این پروژه محققانی از
دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، دانشگاه تگزاس و دانشگاه رایس همکاری داشتند.

سوهر از محققان این پروژه می‌گوید به‌منظور استفاده از نانولوله‌های کربنی در
دستگاه‌های بزرگ باید روش‌های مناسبی برای سنتز و تعیین مشخصات آنها بیابیم.
سوهر معتقد است که با تولید شبکه‌های سه بعدی از نانولوله‌های کربنی می‌توان
حوزه کاربرد این مواد را افزایش داد و از آنها در تولید مواد سبک، مواد ذخیره
کننده انرژی و مدیریت گرمایی استفاده کرد.

مهمترین مشکل پیش روی محققان اشکال در اتصال نانولوله‌ها به‌هم است.
نانولوله‌ها ساختارهای پیچیده‌ای هستند که به‌هم متصل می‌شوند. حرکت از ساختار
یک و دو بعدی به سوی چیدمانی سه بعدی کاری بسی دشوار است، زیرا اتصال اتمی میان
دو نانولوله برای ایجاد شبکه، کاری ضروری محسوب می‌شود و محققان باید عناصر
نانومقیاس منفرد را به‌هم متصل کرده تا شبکه‌ای سه بعدی ایجاد شود. چنین کاری
با چالش‌هایی همراه است.

برای حل این مشکل محققان از روش‌های جدید سنتز نانومواد بهره گرفتند. آنها از
روش‌های تولید مواد زیستی نظیر استخوان و غضروف برای تولید ساختار سه بعدی از
نانولوله‌ها استفاده کردند.

لو از دیگر محققان این پروژه می‌گوید که نانولوله‌های کربنی سه بعدی، همانند
بافت‌های انسانی، متخلخل و ویسکوالاستیک هستند، اگر بافت‌های انسانی از خون و
بافت تشکیل شده، شبکه نانولوله‌ها از مواد ساختاری و هوا تشکیل شده است.

این گروه تحقیقاتی پس از تولید این ساختار سه بعدی به بررسی تست‌های
الکترومکانیکی پرداختند. برای این کار از امواج صوتی استفاده کردند. پس از این
تست، زمانی که مشخص شد که چه مقدار فشار موجب متلاشی شدن ساختار می‌شود محققان
به‌دنبال راهی جهت غلبه بر این مشکل می‌گردند.

هدف این است که یک ساختار جامد تولید شود که در فرآیند تولید کنترل بالایی روی
پیوندهای میان عناصر نانومقیاس صورت گرفته باشد. نتیجه کار یک شبکه سه بعدی
جامد با خواص الکترو مکانیکی و گرمایی بهبود یافته است.