تولید متراکم‌ترین ماکروساختار سه‌ بعدی سرامیکی توسط محقق ایرانی

به گزارش دریچه خبر ، مهدی استیلی، محقق فوق دکتری موسسه ملی علوم مواد ژاپن می‌گوید: سرامیک‌های متراکم نانولوله چند‌جداره‌ای برای زمینه‌های متنوعی از قبیل تولید توان ترموالکتریک، زیست‌مواد، سرامیک‌های چند عملکردی مقاوم به شوک حرارتی و تحمل‌کننده فشار، طراحی و ساخت اجزای مرکب مهندسی سرامیک – فلز، افزاره‌های پراکنده‌ کننده بار الکترواستاتیکی، ساخت تخلیه‌کننده بار الکتریکی و موارد بسیار دیگر جذاب می باشند.

نانولوله‌های کربنی چندجداره در مقایسه با نانولوله‌های تک‌ جداره‌ی بسیار گران، کاندیدای مناسب‌تری برای عملی کردن این مفهوم تازه می باشند. همچنین این نانولوله‌ها حاوی جداره‌های کربنی بی شمارِ باکیفیتِ بی‌نقص متراکمی می باشند که می‌توان از آنها در رسانش الکتریسیته یا تحمل بار به‌ طور موثری بهره جست.

این گروه تحقیقاتی به متراکم‌ترین ماکروساختار سه‌ بعدی (۲۰ درصد حجمی) از نانولوله‌های چندجداره منفرد در یک محیط سرامیکی دست یافته است. راهبرد تازه این محققان، نه تنها خواص انتقال و اتصال شبکه‌ای این ماکروساختار سه‌ بعدی نانولوله‌ای، بلکه تحمل کشش آن را نیز اصلاح می‌کند.

این محققان از یک روش کلوئیدی آبکی مقیاس‌پذیر و بلافاصله بعد از آن از یک فرایند متراکم‌سازی تقویت‌ شده با جریان DC پالسی و فشار سریع استفاده کردند. این فرایند متراکم‌سازی معروف به سینترینگ تقویت‌ شده با جریان الکتریکی پالسی (ECAS) یا سینترینگ پلاسمای جرقه (SPS) است. آنها همچنین خواص انتقال و عملکرد ماکروساختار سه‌ بعدی نانولوله‌ای خود را شرح دادند.

استیلی می‌گوید: ماکروساختار سه‌ بعدی نانولوله‌ای ما که به‌ طور مناسبی در یک محیط سرامیکی آلومینایی قرار داده می‌شود، یک ضریب هدایت الکتریکی شبکه‌ای استثنایی و ضریب هدایت DC نزدیک پنج هزار زیمنس بر متر نشان می‌دهد.

وی توضیح می‌دهد که این خواص انتقال قابل‌ توجه از کشش داخلی تشکیل شده به‌ وسیله بلورهای سرامیکی ناشی می‌شود. این کشش داخلی منجر به اتصال و بهره‌گیری از دیواره‌های داخلی بی شمار معمولا بی‌استفاده‌ی نانولوله‌های چندجداره منفرد بعنوان مسیرهای هدایت تازه و همچنین تشکیل تماس‌های موضعی نانولوله- نانولوله می‌شود.

استیلی می‌افزاید: بنابراین این ماکروساختار سه‌ بعدی متراکم نانولوله‌ای، شکست این ماده سرامیکی را به شدت تقویت می‌کند، بدون این که در استحکام و زبری آن تغییر ایجاد کند.

این محققان، جزئیات نتیجه کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی «Advanced Materials» منتشر کرده‌اند.