ساخت محکم‌ترین و سبک‌ترین نانو الیاف جهان

محققان بریتانیایی با ارائه روشی ارزان موفق به ساخت نانوسیم‌های بسیار طویل و محکم از جنس سیلیکا شدند.

مرکز تحقیقات اپتوالکترونیک دانشگاه ساتهمپتون یکی از پیشروان ساخت نانوالیاف سیلیکونی در جهان است. پژوهشگران در سراسر جهان به‌ دنبال ساخت کامپوزیت‌های مستحکم و در همین راستا محققان مرکز تحقیقات اپتوالکترونیک نیز درصدد تولید نانوسیم‌های مستحکم و بسیار سبک هستند؛ نانوسیم‌هایی که عاری از نقص باشند.

از نظر تاریخی، نانولوله‌های کربنی از جمله مواد بسیار محکم محسوب می‌شوند اما مشکل این ساختارها آن است که تنها در نمونه‌هایی با ابعاد کوچک می‌توان از این نانولوله‌ها استفاده کرد، بنابراین محدودیت کاربرد آن زیاد است.

برای حل این مشکل «ژیلبرتو برومبیلا» از مرکز تحقیقات اپتوالکترونیک با همکاری «سر دیوید پیان» موفق به ساخت نانوالیاف سیلیکونی شده‌اند که سبک‌ترین و محکم‌ترین ساختار نانوالیافی است که تا کنون تولید شده است. این نانوالیاف ۱۵ برابر مستحکم‌تر از فولاد بوده و می‌توان آنها را به طول هزاران کیلومتر تولید کرد.

نتایج این پروژه نظر شرکت‌های بسیاری را در سراسر جهان به خود جلب کرده است؛ شرکت‌هایی در حوزه‌های ایمنی، دریایی و هوایی به این فناوری جدید علاقه‌مند شده‌اند و در حال حاضر تست‌های مختلفی روی این نانوسیم‌ها در حال انجام است.

«ژیلبرتو برومبیلا» می‌گوید: در تولید الیاف سنتزی امکان سنتز آنها با طول بلند اهمیت زیادی دارد، همچنین وزن کم و پایین بودن نرخ نقص از دیگر پارامترهای مهم محسوب می‌شود. برای افزایش استحکام الیاف باید قطر آنها را افزایش داد، بنابراین وزن بالا می‌رود. اما در این پژوهش ما نشان دادیم که با کاهش قطر نانوالیاف استحکام آنها افزایش می‌یابد، این بدان معناست که وزن کاهش می‌یابد. یافته‌های ما می‌تواند آینده کامپوزیت‌ها را دستخوش تغییر کند و تاثیر بسزایی روی صنایع هوایی، دریایی و ایمنی بگذارد.

«دیوید پیان» می‌گوید: نانوسیم‌های سیلیکایی که ما ساخته‌ایم، ۱۵ برابر مستحکم‌تر از فولاد و ۱۰ برابر مستحکم‌تر از پلاستیک‌های تقویت شده موسوم به GRP هستند. ما راهکاری ارائه کردیم که می‌توان مقدار ماده اولیه مصرفی را کاهش داد و وزن محصول را کم کرد.

اکسیژن و سیلیکا دو ماده اصلی سازنده این نانوسیم‌ها هستند. از سوی دیگر این دو ماده از جمله فراوان‌ترین مواد موجود در پوسته زمین هستند بنابراین می‌توان با قیمت پایین این محصول را در مقیاس چند تن تولید کرد.

حمایت مالی این پروژه توسط انجمن سلطنتی بریتانیا به مبلغ ۵۰۰ هزار پوند انجام شده است.