كاربرد نانولوله ها در تشخيص و ترميم ترك در اجسام پلاستيكي
براساس يك مطالعه جديد، با افزودن حتي مقادير كمي از نانولوله هاي كربني مي توان گام هاي بلندي را در افزايش قدرت، كمال و ايمني مواد پلاستيكي- كه كاربرد گسترده اي در كاربردهاي مهندسي دارند- برداشت.
محققان پژوهشگاه پلي تكنيك Rensselaer، روشي ساده و جديد براي تشخيص و ترميم ترك هاي خطرناك و كوچك در بال هاي هواپيما و بسياري از ساختارهاي ديگر كه از تركيبات پليمري ساخته شده اند، ابداع كرده اند.
اين پژوهشگران با وارد كردن تدريجي نانولوله هاي كربني رساناي الكتريسته به يك پليمر و بررسي و ثبت مداوم مقاومت الكتريكي ساختار، توانستند مكان و طول ترك ناشي از فشار در يك ساختار مركب را دقيقا شناسايي كنند.
مهندسان با تعيين محل ترك، يك جريان الكتريكي كوچك را براي گرم كردن نانولوله كربني به اين ناحيه مي فرستند و در اثر ذوب شدن عامل بهبوددهنده- كه در پليمر جاسازي شده- ترك را با 70درصد بازگشت استحكام اوليه ترميم مي كنند.
به گفته نيخيل كراتكار، استاد بخش مهندسي هسته اي، هوافضا و مكانيك پژوهشگاه Rensselaer، تشخيص و ترميم آسيب ناشي از فرسودگي، كارايي و ايمني اجزاي ساختاري را در سيستم هاي مهندسي متنوع، تاحد قابل توجهي افزايش مي دهد.
جزئيات اين پروژه در مجله Applied Physics Letters به چاپ رسيده است.
گروه «كراتكار» با استفاده از اپوكسيد معمولي ساختاري را ساختند كه يك درصد از كل وزن آن را نانولوله كربني چندجداره تشكيل مي داد. آنها اپوكسيد مايع را به طور مكانيكي مخلوط كردند تا مطمئن شوند نانولوله هاي كربني ضمن اينكه در قالب خشك مي شوند به طور مناسبي در تمامي ساختار پخش شده اند، همچنين سيم هايي را به صورت شبكه براي اندازه گيري مقاومت الكتريكي و كنترل ولتاژ اعمال شده به ساختار به درون آن وارد كردند. بدين ترتيب مي توان با ارسال مقدار كمي الكتريسته به درون نانولوله هاي كربني، مقاومت الكتريكي را بين دو نقطه دلخواه روي هر سيم اندازه گيري كرد، سپس ترك كوچكي در ساختار ايجاد كردند و مقاومت الكتريكي را بين نزديك ترين نقاط اندازه گيري كردند.
از آنجايي كه جريان الكتريكي براي رسيدن از نقطه اي به نقطه ديگر بايد از اطراف ترك عبور كند، مقاومت الكتريكي افزايش مي يابد. هر چه طول ترك بيشتر باشد مقاومت الكتريكي بين دو نقطه نيز بيشتر مي شود.
«كراتكار»، مطمئن است كه اين روش براي ساختارهاي بزرگ تر نيز موثر خواهد بود. از آنجايي كه نانولوله ها در سراسر ساختا به طور همزمان و يكنواخت وجود دارند، اين روش مي تواند با اندازه گيري مقاومت الكتريكي و بدون نياز به افزودن حسگرهاي خارجي يا ابزارهاي الكترونيكي گمراه كننده براي بررسي هر قسمت مورد استفاده قرار گيرد. اين حسگرها درواقع جزء لازم ساختارند و اجازه بازنگري هر بخش از ساختار را مي دهند.
با تشخيص ترك، مي توان ولتاژ عبوري از سرتاسر نانولوله هاي كربني را در نقطه خاصي در شبكه افزايش داد.
اين ولتاژ اضافي با توليد گرما، عامل ترميم كننده را ذوب كرده، آن را با اپوكسي مخلوط مي كند. اين محققان نشان دادند كه ساختارهاي تعمير شده، حدود 70درصد استحكام ساختار اوليه (ساختار بدون ترك) را دوباره به دست مي آورند و براي جلوگيري از بروز يك نقص ساختاري فاجعه آميز با كامل به اندازه كافي مستحكم مي شوند.
اين روش، يكي از روش هاي موثر براي غلبه بر ترك هاي ريز و شكل غيرمعمولي از آسيب ساختاري، به نام لايه لايه شدن است. مطلب مهم درباره اين كاربرد جديد اين است كه ما از نانولوله هاي كربني نه تنها براي تشخيص ترك، بلكه براي ترميم آن نيز استفاده مي كنيم.
به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، اين سيستم امكان بازنگري همزمان تمام ساختار را براي متصدي فراهم مي كند و وجود ترك يا لايه لايه شدن را با تغيير در مقاومت الكتريكي در نقاط خاصي از ساختار آشكار مي كند.
اين سيستم به افزايش عمر، ايمني و كم هزينه تر شدن ساختارهاي پليمري- كه معمولا به جاي فلزات در جاهايي كه وزن يك عامل مهم است، استفاده مي شود- كمك خواهد كرد.
محققان پژوهشگاه پلي تكنيك Rensselaer، روشي ساده و جديد براي تشخيص و ترميم ترك هاي خطرناك و كوچك در بال هاي هواپيما و بسياري از ساختارهاي ديگر كه از تركيبات پليمري ساخته شده اند، ابداع كرده اند.
اين پژوهشگران با وارد كردن تدريجي نانولوله هاي كربني رساناي الكتريسته به يك پليمر و بررسي و ثبت مداوم مقاومت الكتريكي ساختار، توانستند مكان و طول ترك ناشي از فشار در يك ساختار مركب را دقيقا شناسايي كنند.
مهندسان با تعيين محل ترك، يك جريان الكتريكي كوچك را براي گرم كردن نانولوله كربني به اين ناحيه مي فرستند و در اثر ذوب شدن عامل بهبوددهنده- كه در پليمر جاسازي شده- ترك را با 70درصد بازگشت استحكام اوليه ترميم مي كنند.
به گفته نيخيل كراتكار، استاد بخش مهندسي هسته اي، هوافضا و مكانيك پژوهشگاه Rensselaer، تشخيص و ترميم آسيب ناشي از فرسودگي، كارايي و ايمني اجزاي ساختاري را در سيستم هاي مهندسي متنوع، تاحد قابل توجهي افزايش مي دهد.
جزئيات اين پروژه در مجله Applied Physics Letters به چاپ رسيده است.
گروه «كراتكار» با استفاده از اپوكسيد معمولي ساختاري را ساختند كه يك درصد از كل وزن آن را نانولوله كربني چندجداره تشكيل مي داد. آنها اپوكسيد مايع را به طور مكانيكي مخلوط كردند تا مطمئن شوند نانولوله هاي كربني ضمن اينكه در قالب خشك مي شوند به طور مناسبي در تمامي ساختار پخش شده اند، همچنين سيم هايي را به صورت شبكه براي اندازه گيري مقاومت الكتريكي و كنترل ولتاژ اعمال شده به ساختار به درون آن وارد كردند. بدين ترتيب مي توان با ارسال مقدار كمي الكتريسته به درون نانولوله هاي كربني، مقاومت الكتريكي را بين دو نقطه دلخواه روي هر سيم اندازه گيري كرد، سپس ترك كوچكي در ساختار ايجاد كردند و مقاومت الكتريكي را بين نزديك ترين نقاط اندازه گيري كردند.
از آنجايي كه جريان الكتريكي براي رسيدن از نقطه اي به نقطه ديگر بايد از اطراف ترك عبور كند، مقاومت الكتريكي افزايش مي يابد. هر چه طول ترك بيشتر باشد مقاومت الكتريكي بين دو نقطه نيز بيشتر مي شود.
«كراتكار»، مطمئن است كه اين روش براي ساختارهاي بزرگ تر نيز موثر خواهد بود. از آنجايي كه نانولوله ها در سراسر ساختا به طور همزمان و يكنواخت وجود دارند، اين روش مي تواند با اندازه گيري مقاومت الكتريكي و بدون نياز به افزودن حسگرهاي خارجي يا ابزارهاي الكترونيكي گمراه كننده براي بررسي هر قسمت مورد استفاده قرار گيرد. اين حسگرها درواقع جزء لازم ساختارند و اجازه بازنگري هر بخش از ساختار را مي دهند.
با تشخيص ترك، مي توان ولتاژ عبوري از سرتاسر نانولوله هاي كربني را در نقطه خاصي در شبكه افزايش داد.
اين ولتاژ اضافي با توليد گرما، عامل ترميم كننده را ذوب كرده، آن را با اپوكسي مخلوط مي كند. اين محققان نشان دادند كه ساختارهاي تعمير شده، حدود 70درصد استحكام ساختار اوليه (ساختار بدون ترك) را دوباره به دست مي آورند و براي جلوگيري از بروز يك نقص ساختاري فاجعه آميز با كامل به اندازه كافي مستحكم مي شوند.
اين روش، يكي از روش هاي موثر براي غلبه بر ترك هاي ريز و شكل غيرمعمولي از آسيب ساختاري، به نام لايه لايه شدن است. مطلب مهم درباره اين كاربرد جديد اين است كه ما از نانولوله هاي كربني نه تنها براي تشخيص ترك، بلكه براي ترميم آن نيز استفاده مي كنيم.
به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، اين سيستم امكان بازنگري همزمان تمام ساختار را براي متصدي فراهم مي كند و وجود ترك يا لايه لايه شدن را با تغيير در مقاومت الكتريكي در نقاط خاصي از ساختار آشكار مي كند.
اين سيستم به افزايش عمر، ايمني و كم هزينه تر شدن ساختارهاي پليمري- كه معمولا به جاي فلزات در جاهايي كه وزن يك عامل مهم است، استفاده مي شود- كمك خواهد كرد.
