تطوير المواد النانوية الكربونية

هذه المقالة كتبت بواسطة قطاع الأخبار في EgyExporter.com منصة الصادرات المصرية.

طوَّر فريق بحثي بقيادة جامعة جلاسكو مادة بلاستيكية قائمة على الأنابيب النانوية الكربونية قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد قادرة على استشعار صحتها الهيكلية. ويقال إن المادة الجديدة، المستوحاة من الأشكال الخلوية المسامية الموجودة في الطبيعة. مثل خلايا النحل والإسفنج والعظام ، أقوى وأكثر ذكاءً من المواد التقليدية المماثلة. ويمكن أن تجد تطبيقات جديدة في الطب والأطراف الصناعية والسيارات. وتصميم الفضاء، حيث تكون المواد الصلبة منخفضة الكثافة مع قدرات الاستشعار الذاتي مطلوبة. لاحظ الدكتور شانموجام كومار من كلية جيمس وات للهندسة بجامعة جلاسكو أن الطبيعة لديها الكثير لتعلمنا إياه حول كيفية الجمع بين الخصائص والهيكل لتوليد مواد عالية الأداء وخفيفة الوزن.

 

تم تحديد الأنابيب النانوية الكربونية لأول مرة في عام 1991 ومنذ ذلك الحين اكتسبت سمعة طيبة لامتلاكها خصائص ميكانيكية مرغوبة. الأنابيب النانوية الكربونية ، أقوى بمئة مرة من الفولاذ ، وأكثر صلابة من الماس ، وألف مرة من النحاس ، لديها القدرة على استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية ، بما في ذلك الإلكترونيات وفلاتر تنقية المياه. يمكن استخدامها أيضًا لإنشاء مواد مركبة ذات خصائص ميكانيكية وحرارية وتوصيلية فائقة. تم استخدام مواد الأنابيب النانوية الكربونية سابقًا في بوليمرات ذاكرة الطباعة ثلاثية الأبعاد لاستخدامها في الروبوتات اللينة وسقالات الأنسجة المتوافقة حيويًا.

أهمية الطباعة ثلاثية الأبعاد

لا يزال استخدام الأنابيب النانوية الكربونية للطباعة ثلاثية الأبعاد ، على الرغم من إمكاناتها ، يطرح مشاكل كبيرة. يعد تأثير السباغيتي ، الذي يحدث عندما تتشابك الأنابيب النانوية الكربونية معًا أثناء الطباعة ، إحدى هذه المشكلات ، لكن باحثو جامعة رايس اكتشفوا مذيبًا جديدًا يمكنه تجاوز هذا الحاجز والسماح للطباعة الصناعية ثلاثية الأبعاد باستخدام الهيدروكربونات بالتوسع. بدلاً من ذلك ، قد تشهد شركة ناشئة مقرها في ولاية أريزونا ، وهي صناعات الفضاء والدفاع والطب والسيارات ، وفقًا لتقنية الأنابيب النانوية الكربونية لمواد الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بـ Mechnano ، تغييرات جذرية. تم تحديد الأنابيب النانوية الكربونية لأول مرة في عام 1991 ومنذ ذلك الحين اكتسبت سمعة طيبة لامتلاكها خصائص ميكانيكية مرغوبة. الأنابيب النانوية الكربونية ، أقوى بمئة مرة من الفولاذ ، وأكثر صلابة من الماس ، وألف مرة من النحاس ، لديها القدرة على استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية ، بما في ذلك الإلكترونيات وفلاتر تنقية المياه. يمكن استخدامها أيضًا لإنشاء مواد مركبة ذات خصائص ميكانيكية وحرارية وتوصيلية فائقة.

 

تم استخدام مواد الأنابيب النانوية الكربونية سابقًا في بوليمرات ذاكرة الطباعة ثلاثية الأبعاد لاستخدامها في الروبوتات اللينة وسقالات الأنسجة المتوافقة حيويًا. لا يزال استخدام الأنابيب النانوية الكربونية للطباعة ثلاثية الأبعاد ، على الرغم من إمكاناتها ، يطرح مشاكل كبيرة. يعد تأثير السباغيتي ، الذي يحدث عندما تتشابك الأنابيب النانوية الكربونية معًا أثناء الطباعة ، إحدى هذه المشكلات ، لكن باحثو جامعة رايس اكتشفوا مذيبًا جديدًا يمكنه تجاوز هذا الحاجز والسماح للطباعة الصناعية ثلاثية الأبعاد باستخدام الهيدروكربونات بالتوسع.

تقنية الأنابيب النانوية الكربونية لمواد الطباعة ثلاثية الأبعاد

بدلاً من ذلك ، قد تشهد شركة ناشئة مقرها في ولاية أريزونا ، وهي صناعات الفضاء والدفاع والطب والسيارات. وفقًا لتقنية الأنابيب النانوية الكربونية لمواد الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاصة بـ Mechnano ، تغييرات جذرية. يعد دمج قدرة الاستشعار في مادة مفيدًا لمراقبة حالة التشوه أو الضرر في الهيكل في الموقع. يمكن استخدام شبكات الاستشعار الذاتي. وعلى سبيل المثال ، كأجهزة مساعدة تأهيلية ذكية وبنية مواد للروبوتات اللينة. وحيث يكون الاستشعار والتحكم والتشغيل أمرًا بالغ الأهمية. لتعزيز كفاءة وظيفة الروبوت. مزج باحثو جامعة جلاسكو بلاستيكًا صناعيًا شائعًا من مادة البولي بروبيلين (PP) مع الأنابيب النانوية الكربونية لتطوير مادة أقوى وأقوى وأكثر ذكاءً من المواد التقليدية المكافئة.

 

تم دمج الأنابيب النانوية الكربونية في البلاستيك غير الموصّل بخلاف ذلك. مما يسمح لها بحمل شحنة كهربائية تتغير عند تعرضها لأحمال ميكانيكية. هذه الخاصية تسمى مقاومة الضغط ، وهي تسمح للمادة أن تشعر بصحتها الهيكلية. استخدم العلماء المواد المبتكرة لاستكشاف خصائص امتصاص الطاقة والاستشعار الذاتي لثلاثة تصميمات مختلفة للهندسة النانوية مطبوعة ثلاثية. الأبعاد مستوحاة من المواد المسامية الموجودة في الطبيعة ، مثل خلايا النحل والإسفنج والعظام. استخدم الباحثون أسلوب التصنيع الإضافي FFF لتطوير مجموعة متنوعة. من الأنماط المعقدة ذات الهياكل المسامية متوسطة الحجم والتي كانت أخف وزنا وذات أداء ميكانيكي أفضل.