به گزارش خبرنگار علمی ایونا به نقل از ایسنا؛ به گزارش ستاد نانو، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی ویچیتا (WSU) به رهبری دکتر داود عسگری، دانشیار مهندسی مکانیک و مدیر آزمایشگاه نانوکامپوزیت‌های چندمنظوره، موفق به ابداع نسل جدیدی از نانوکامپوزیت‌ها شده‌اند که پتانسیل تحول در صنایع پیشرفته را دارند. این نانوکامپوزیت نوآورانه، طراحی مواد سبک و در عین حال بسیار مستحکم و بادوام را برای کاربردهای گوناگون در هوافضا، خودروسازی، صنایع دریایی، انرژی بادی، نفت و گاز، تجهیزات پزشکی و سایر حوزه‌های با فناوری بالا امکان‌پذیر می‌سازد.
نقش نانولوله‌های مارپیچ کربنی در افزایش استحکام نانوکامپوزیت‌ها
این فناوری نوین بر پایه استفاده از نانولوله‌های مارپیچ کربنی (HCNTs) استوار است. ساختار منحصر به فرد این نانولوله‌ها در ترکیب با فرآیندهای شیمیایی پیشرفته، منجر به افزایش چشمگیر استحکام میان‌لایه‌ای و بهبود عملکرد مکانیکی کامپوزیت‌های تولید شده گردیده است.
غلبه بر چالش لایه‌لایه شدن کامپوزیت‌های سنتی با ساختار مارپیچی نانولوله‌ها
دکتر عسگری، یکی از مشکلات رایج در کامپوزیت‌های معمولی را پدیده لایه‌لایه شدن و ضعف در اتصال بین لایه‌ها عنوان کرد. وی اظهار داشت: "ساختار مارپیچی نانولوله‌های ما، با ایجاد درهم‌تنیدگی مکانیکی قوی در داخل ماتریس رزینی و بین الیاف تقویت‌کننده، مقاومت ساختار را از درون تقویت می‌کند. این امر منجر به تولید قطعاتی با استحکام بیشتر برای کاربردهایی نظیر هواپیماها، خودروها و حتی تجهیزات محافظتی می‌شود."
بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت‌ها با پخش یکنواخت نانولوله‌های مارپیچ
برخلاف نانولوله‌های مستقیم، نانولوله‌های مارپیچ به دلیل شکل فنری خود، اتصال قوی‌تری با ماتریس‌های رزینی برقرار می‌کنند. تیم تحقیقاتی WSU با بهره‌گیری از تیمارهای شیمیایی کنترل‌شده و فرآیندهای اختصاصی، توانسته است این نانولوله‌ها را به صورت یکنواخت در رزین‌های اپوکسی توزیع کند و خواصی همچون استحکام کششی، چقرمگی شکست، مدول الاستیسیته، کرنش نهایی و سختی را حتی با استفاده از مقادیر بسیار کم وزنی نانولوله‌ها بهبود بخشد.
قابلیت تولید صنعتی نانوکامپوزیت‌های جدید با فناوری‌های موجود
از آنجایی که فرآیندهای مورد استفاده در تولید این نانوکامپوزیت‌ها با فناوری‌های رایج در صنعت کامپوزیت‌سازی سازگار هستند، امکان تولید انبوه و به‌کارگیری این نوآوری در مقیاس صنعتی وجود دارد. به گفته دکتر عسگری، این فناوری نانو علاوه بر کاهش وزن، عملکرد مکانیکی، الکتریکی و حرارتی مواد را ارتقا می‌بخشد و در صنایع متنوع قابل استفاده است.
ارزیابی نانوکامپوزیت‌ها برای کاربردهای هوافضا و عملکرد بالا
در حال حاضر، این مواد با همکاری شرکای صنعتی برای استفاده در ساختارهای هوافضا و سایر حوزه‌های با عملکرد بالا تحت ارزیابی دقیق قرار دارند. این نوآوری با دو پتنت مرتبط با "عملیاتی‌سازی شیمیایی نانولوله‌های مارپیچ" و "ایجاد ساختارهای نانوکامپوزیتی قفل‌شونده" محافظت می‌شود.
اهمیت اعتمادپذیری مواد سبک و مستحکم در صنایع حساس
دکتر عسگری در پایان سخنان خود بر اهمیت اعتمادپذیری مواد تاکید کرد و افزود: "در طراحی فضاپیما، زیردریایی یا تجهیزات پزشکی، استفاده از موادی که هم استحکام بالاتری داشته باشند و هم وزن کمتری، نقش حیاتی در تضمین ایمنی، افزایش کارایی و کاهش هزینه‌ها ایفا می‌کند."
دکتر عسگری مدرک دکترای خود را در رشته مهندسی مکانیک در سال ۲۰۰۹ از دانشگاه هاوایی در مانوا دریافت کرده است. وی همچنین دارای مدرک کارشناسی ارشد از دانشگاه مدیترانه شرقی (۲۰۰۲) و کارشناسی از دانشگاه صنعتی شریف (۱۹۹۷) می‌باشد. پیش از تحصیلات تکمیلی، دکتر عسگری بین سال‌های ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۰ به عنوان مهندس طراحی مکانیک در مرکز تحقیقات ساخت پیشرفته دانشگاه صنعتی شریف مشغول به کار بوده است.
کلیدواژه‌ها: نانوکامپوزیت، نانولوله مارپیچ کربنی، استحکام، سبک‌وزن، هوافضا، خودروسازی، صنایع دریایی، انرژی بادی، نفت و گاز، تجهیزات پزشکی، دانشگاه ایالتی ویچیتا، دکتر داود عسگری، لایه‌لایه شدن، مهندسی مکانیک، فناوری نانو
