کوی دانش - kooy

نانوتیوب های کربن، امکان ساخت هواپیماها را بدون نیاز به کوره فراهم می سازند

نانوتیوب های کربن، امکان ساخت هواپیماها را بدون نیاز به کوره فراهم می سازند
04 اردیبهشت
19:15 1394
یک فیلم نانوتیوب (1) کربن با ضخامت یک برگ کاغذ می تواند مواد کامپوزیت (2) به کار رفته در بال و بدنه هواپیماها را حرارت دهد و محکم کند، بدون آنکه نیازی به کوره های صنعتی بزرگ باشد. این فناوری توسط تیمی از پژوهشگران آمریکایی ایجاد شده است. فیلم یاد شده را می توان بر روی برخی از اجزاء صنعتی، نورد کرد تا بتوان گرمایی یکسان، قابل کنترل و مؤثر فراهم ساخت. فیلم گرم شده هنگامی که به یک منبع الکتریکی متصل شود، پلیمر را محکم و سفت می کند. طبق نظر پژوهشگران، این تکنیک یک متد مستقیم تر و با کاهش مصرف انرژی فراهم می سازد تا بتوان هرگونه کامپوزیتی را در مقیاس واقعی و صنعتی تولید کرد.

بخش های صنعتی بزرگی مانند بال هواپیما، اغلب از مواد کامپوزیت لایه لایه ساخته می شوند، لایه هایی که باید به یکدیگر پیوند داده شوند. معمولاً پیوند دادن، همراه با پخت مواد کامپوزیت در دمای بالا می باشد که در کوره های گران قیمت و غیرقابل حملی به نام اتوکلاو انجام می شود. بخش های حرارتی برای دماهایی به میزان صدها درجه سانتیگراد در اتوکلاوها (مخازن صنعتی بزرگی که با فشار و دمای زیاد، برای عمل آوردن مواد به کار گرفته می شوند)، فرآیندهایی دارند که از نظر مصرف انرژی دارای راندمان خوبی نیستند: این کوره ها تلفات انرژی زیادی دارند، به گونه ای که پیش از انتقال انرژی، خود آنها باید گرم شوند.

یک فناوریِ فراتر از کوره

رئیس یکی از شرکت های وابسته به مؤسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) می گوید که الهام برای ساخت نانوتیوب های کربن (CNT ها) به عنوان میکروهیترهای رسانا، براساس مطالعات پیشین می باشد. تیم پژوهشی مربوطه به همراه پژوهشگران دپارتمان هوانوردی و فضانوریِ MIT، یک میکروهیتر بر پایه CNT ساخت که به گونه ای کارآ بر روی سطحی دلخواه نورد می شود تا بتوان امکان حرارت دهی مستقیم را فراهم ساخت. رئیس شرکت یاد شده می گوید: «ما از نانوتیوب های کربن استفاده کرده بودیم که برپایه حرارت دهی مقاومتی برای کارهای یخ زدایی بود و آنگاه امکان بهره گیری از همان اصل را برای پخت مواد درنظر گرفتیم».

روش بدون کوره این تیم، کاملاً استفاده از اتوکلاوها را کنار می گذارد و این امکان را فراهم می سازد که مواد کامپوزیت بدون توجه به سایز و شکل آنها و بدون نیاز به اتوکلاوها، به گونه مؤثری پخته شوند. قبلاً میکروهیترهای مشابهی در دسترس بودند ولی پژوهشگران هشدار می دهند که این کار بدین گونه نیست که فقط موادی را خریداری کنیم و آنها را بر روی سطحی بریزیم، بلکه کار مهندسی مهمی که در این زمینه وجود دارد آنست که در هر پروژه پخت، باید مقاومت مناسب و نیز مسیرهای جاری شدن جریان تعیین شوند.

یک شبکه از CNT ها

پژوهشگران MIT نخست یک شبکه (مش) از CNT های همراستا ایجاد کردند به گونه ای که درازای هر نانوتیوب درحدود 400 میکرون بود. همراستا کردن نانوتیوب ها، پایداری الکتریکی بهتر را تضمین می کرد. این موضوع مهمی بود چون لازم بود که جریان از طریق شبکه عبور کند تا گرمایی در اثر مقاومت ایجاد شود. سپس یک شبکه از جنس مس افزوده شد تا تماس های الکتریکی برقرار شود. همچنین یک فیلم افزوده شد تا بتوان از عایق بندی الکتریکی مطمئن شد. این تیم، نمونه ای را به اندازه تمبر پستی از یک کامپوزیت لمینت شده تجاری تست کردند، ماده ای که در ماورای جو زمین به کار می رود. آنها یک منبع تغذیه 30 ولت را مستقیماً به دو الکترود میکروهیتر متصل کردند و به طور دستی، ولتاژ ورودی را به گونه ای تنظیم کردند که دمای فیلم برای یک پخت کامل تعدیل شود.

یکی از پژوهشگران می گوید: «ما تفاوت های بسیار زیادی در انرژی به کار رفته برای پخت پیدا کردیم که این سبب شد در محصول نهائی، به میزان 50% کاهش هزینه داشته باشیم». هرچند که گروه پژوهشی تنها بخش کوچکی از شبکه را تست کرد، ولی رویارویی پژوهشگران با بزرگ تر کردن سایز شبکه (مش)، برای آنکه کل بال هواپیما پوشش داده شود، چالشی را دربر نخواهد داشت. «با بزرگ تر شدن بخش مربوطه، موقعیت بیشتری وجود خواهد داشت تا جریان شکل یکنواختی پیدا کند». همچنین چگالی بسیار پایین فیلم ها (5–10 g/m2) به این معنی است که می توان پس از پخت بدون آنکه نگران وزن اضافی باشیم، مواد مربوطه را بر روی آن باقی بگذاریم. این پژوهشگر می گوید که با باقی گذاشتن فیلم ها در محل، ممکنست بتوان قابلیت های چند منظوره دیگری را نیز دید، از قبیل شناسایی آسیب ایجاد شده بر اساس تغییرات مقاومتی.

چون کامپوزیت های گوناگون برای گداخته شدن نیاز به دماهای گوناگونی دارند، پژوهشگران این موضوع را نیز آزمایش کردند که فیلم CNT پیش از آنکه خراب شود، چقدر می تواند داغ شود. تیم متوجه شد که نقطه خراب شدن فیلم، در دمای بیش از 537 درجه سانتیگراد است. در مقایسه، برخی از پلیمرهای مورد استفاده در فضای بیرون از جو که بالاترین دماها را دارند، برای سفت و محکم شدن، نیاز به دماهایی تا 399 درجه سانتیگراد دارند. «ما می توانیم فرآوری را در این دماها انجام دهیم و این بدان معنی است که هیچ کامپوزیتی وجود ندارد که ما نتوانیم آن را فرآوری کنیم. این موضوع واقعاً سبب می شود که استفاده از همه مواد پیلمری در این فناوری عملی شود». هم اکنون پژوهشگران با شرکای صنعتی خود همکاری می کنند تا روش هایی پیدا کنند که بتوان مقیاس این فناوری را به اندازه کافی بزرگ کرد و بدنه و بال هواپیماها را با کمک آن ساخت.

..................................................................................................................................................

(1) نانوتیوب، یک مولکول استوانه ای fullerene است (fullerene اتم هایی از کربن می باشد که مولکول کروی بزرگی شامل یک قفس تو خالی از اتم را دربرمی گیرد).

(2) کامپوزیت، ماده ای است که از عناصر گوناگون ساخته شده است.

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

ابراهیم یگانه

ابراهیم یگانه

با درودهای گرم به همه.

 

*  تحصيلات: لیسانس الكترونيك

*  تاریخ تولد: 1342

*  سابقه کار ترجمه (به جز سایت کوی دانش): همکاری با دارالترجمه ها، شرکت ها و اعضاء هیئت علمی دانشگاه ها و دانشجویان مقاطع تحصیلی مختلف، ترجمه چندین سایت (سایت آمریکایی سرطان، ...)

*  پیشینه شغلی در سایر زمینه ها: مهندس بازنشسته ایران خودرو با تجربه علمی و عملی در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی (برق، آب، گاز، هوای فشرده) در صنایع و در محیط های خانگی.

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
تولید کامپوزیت زمینه فلزی با چگالی کمتر از آب

تولید کامپوزیت زمینه فلزی با چگالی کمتر از آب

یک کامپوزیت جدید با زمینه فلزی توسط محققان به نمایش گذاشته شد که آنقدر سبک است که روی آب شناور می شود. اگر قایق ها با چنین ماده کامپوزیتی ساخته شوند، حتی اگر سازه آنها دچار آسیب شود باز هم غرق نخواهند شد. این ماده جدید که اولین فوم مصنوعی سبک وزن با زمینه فلزی است، به خاطر مقاومت گرمایی بالایش، نوید بخش کاهش مصرف سوخت در خودروها نیز می باشد. در این ماده، از آلیاژ منیزیم به عنوان زمینه و از ذرات توخالی سیلیسیم کاربید به عنوان تقویت کننده استفاده شده که آن را برای تاب آوردن در شرایط خشن دریایی، به اندازه کافی مقاوم کرده است.

مطالعه متن کامل
متخصصین زیست‌فناوری توانستند با استفاده از کریستال هورمونِ گیاهی، میوه‌هایی بزرگتر و مقاوم‌تر تولید کنند.

متخصصین زیست‌فناوری توانستند با استفاده از کریستال هورمونِ گیاهی، میوه‌هایی بزرگتر و مقاوم‌تر تولید کنند.

پژوهشگران در نظر داشتند بدون از دست دادنِ بافت و مواد مغذی، میوه‌هایی آبدار و بزرگ تولید کنند. آنها فرآیندی زیستی برای تولیدِ فیتوهورمون (هورمون گیاهی) ابداع کردند که 60 درصد ارزان‌تر از موادی است که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مطالعه متن کامل
نکات تندرستی: از کارهای زیر قبل از خوابیدن اجتناب کنید

نکات تندرستی: از کارهای زیر قبل از خوابیدن اجتناب کنید

اگر خواب کافی ندارید ممکن است به خاطر فعالیت هایی باشد که قبل از خوابیدن انجام می دهید.

مطالعه متن کامل
کشف ارتباطات تازه بین چاقی و بیماری‌های قلبی-عروقی

کشف ارتباطات تازه بین چاقی و بیماری‌های قلبی-عروقی

در یک پژوهش تازه، روش‌های نوینی برای تشخیص اتصال اسید‌های چرب به CD36 و بررسی اثرات آنها بر جذب درونی LDL (لیپو پروتئین کم‌چگالی) اکسیده مورد استفاده قرار گرفته است.

مطالعه متن کامل
روش درمانی جدید برای فراموش کردن خاطرات گذشته مصرف متامفتامین ها

روش درمانی جدید برای فراموش کردن خاطرات گذشته مصرف متامفتامین ها

حتی پس از گذشت مدت زمان طولانی از ترک متامفتامین ها، کنار گذاشتن خاطرات مصرف این مواد به کاری دشوار و اغلب غیر ممکن برای مصرف کنندگان این مواد تبدیل می شود. به گزارش National Institute on Drag Abuse روش های درمانی فراوانی برای ترک اعتیاد و پاک ماندن افراد وجود دارد، اما برای اکثر کسانی که ترک کرده اند، این وسوسه همچنان مقاومت ناپذیر باقی می ماند و آمار 90 درصدی برگشت به مصرف را رقم می زند. اکنون یک تیم تحقیقاتی امیدوار است با روشی بی خطر به معتادان کمک کند تا با پاک کردن خاطرات مرتبط با مواد مخدر، معتادان این ماده را برای همیشه از شرّ این مواد خانمان برانداز خلاص کند.

مطالعه متن کامل