نانو لوله کربنی چیست؟ تعریف یکی از خاصیت های نانو لوله های کربنی ( خواص مکانیکی )
نانو لوله کربنی چیست؟ تعریف یکی از خاصیت های نانو لوله های کربنی ( خواص مکانیکی )
نانو لوله کربنی چیست؟
نانو لوله های کربنی به استوانه هایی که جنس کربنی دارند و قطر دیواره هایش در حد نانومتر است گفته میشود .
این استوانه ها قسمت انتهاییشان گاهن باز یا بسته است و عموما بصورت چند دیواره یا تک دیواره هستند.
نانولوله های کربنی بدلیل داشتن خاصیت های مکانیکی، خاصیت حرارتی ، نوری و الکتریکی در صنایع مختلفی کاربرد های مخنلفی دارند.
در ادامه مطلب به یکی از خواص نانولوله های کربنی ، خواص مکانیکی آن خواهیم پرداخت.
خواص مکانیکی
نانو لوله های کربنی از لحاظ مقاومت کششی و مدول کشسان قوی‌ترین و سخت‌ترین موادی هستند که تاکنون کشف شده‌است.
این قدرت از پیوندهای sp2 کووالانسی حاصل میشود که بین تک تک اتم‌های کربن تشکیل شده‌است.
در سال ۲۰۰۰، یک نانولوله کربنی چند جداره آزمایش شد و مشخص شد دارای مقاومت کششی ۶۳ گیگاپاسکال (910000 psi) است.
(برای درک بهتر، این مقدار معادل است با توانایی تحمل کشش وزنی معادل ۶٬۴۲۲ کیلوگرم نیرو (۶۲۹۸۰ نیوتن؛ ۱۴،160 lbf) توسط کابلی با مقطع ۱ میلی‌متر مربع (۰٫۰۰۱۶ اینچ مربع)).
مطالعات بیشتر، مانند مطالعه‌ای که در سال ۲۰۰۸ انجام شد،
نشان داد که پوسته نانولوله کربنی قدرتی تا ۱۰۰ گیگاپاسکال (۱۵٬۰۰۰،000 psi) دارند،
که با مدل‌های کوانتومی/اتمی سازگار است.
از آنجا که نانو لوله های کربنی به نسبت سایر جامدات، چگالی کم ۱٫۳ تا ۱٫۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب را دارند،
مقاومت ویژه آنها تا ۴۸۰۰۰ کیلونیوتن متر بر کیلوگرم است که در مقایسه با بقیه مواد شناخته شده بهترین است،
در مقایسه با فولاد پر کربن که مقاومت ویژه ۱۵۴ کیلونیوتن متر بر کیلوگرم دارد.
اگرچه مقاومت پوسته هر نانولوله کربنی بسیار زیاد است،
فعل و انفعالات برشی ضعیف بین پوسته‌های مجاور و لوله‌ها منجر به کاهش قابل توجهی
در مقاومت مؤثر نانولوله‌های کربنی چندجداره و دسته‌های نانولوله‌های کربنی میشود که فقط به چند گیگاپاسکال می‌رسد.
این محدودیت اخیراً با استفاده از تابش الکترونی پرانرژی، که پوسته‌های داخلی و لوله ها را بهم پیوند می‌زند، برطرف شده‌است،
به طوری که به‌طور مؤثر مقاومت این مواد را به ۶۰ گیگاپاسکال برای نانولوله های کربنی چند جداره و ≈۱۷ گیگاپاسکال برای نانو لوله های کربنی دو جداره افزایش می‌دهد.
نانو لوله های کربنی تحت فشار چنین قدرتی ندارند.
به خاطر ساختار توخالی و نسبت ابعادی بالا، وقتی تحت تنش فشاری، پیچشی یا خمشی قرار بگیرند، کمانش می‌کنند.
از طرف دیگر، شواهدی وجود داشت که آنها در جهت شعاعی نسبتاً نرم هستند.
اولین مشاهده میکروسکوپ الکترونی عبوری از الاستیسیته شعاعی حاکی از آن است
که حتی نیروهای واندروالس هم می‌توانند دو نانولوله مجاور را تغییر شکل دهند.
بعدها، چندین گروه برای اندازه‌گیری کمی الاستیسیته شعاعی نانولوله‌های کربنی چند جداره از اندازه‌گیری نانو با میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده کردند.
مدول یانگ در مقیاس چندین گیگاپاسکال نشان داد که نانولوله های کربنی در واقع در جهت شعاعی بسیار نرم هستند.
نانو لوله کربنی چیست؟ تعریف یکی از خاصیت های نانو لوله های کربنی ( خواص مکانیکی )
گرداوری: کیوسک نانو
مطالب زیر را حتما بخوانید:
قوانین ارسال دیدگاه در سایت