نانوکامپوزیت

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

در صورتی که فاز پراکنده مورد استفاده در کامپوزیت نانو ذره باشد ، ماده ی ترکیبی ، نانو کامپوزیت خواهد بود. انواع نانو کامپوزیت ها شامل : نانو کامپوزیت های پایه پلیمری ، نانو کامپوزیت های پایه سرامیکی و نانو کامپوزیت های پایه فلزی می باشند.[2] پژوهشگران دانشگاه میشیگان ایالات متحده قصد دارند نوع جدیدی از بتن تقویت شده با الیاف را با قابلیت خمش برای بازسازی پلی در میشیگان به کار گیرند . این بتن جدید از نظر ظاهری مشابه بتن معمولی است ولی پژوهشگران ادعا می کنند که در برابر ترک 500 برابر مقاوم تر و از نظر وزنی 40 درصد سبک تر است . کارایی این بتن تاحدی به دلیل وجود الیاف ( حدود 2 درصد حجمی مخلوط ) است . ضمن این که مواد به کار رفته در خود بتن نیز به گونه ای طراحی شده است که بتن بیشترین انعطاف پذیری را داشته باشد . به گفته پرفسور ویکتور لی Victor Li که گروهش روی این کامپوزیت سیمانی مهندسی ECC کار می کنند " فن آوری کامپوزیت سیمانی پیش از این در پروژه هایی در ژاپن ، کره ، سوییس و استرالیا به کار گرفته شده ولی با وجود این که بتن های معمولی دارای مشکلات زیادی از جمله نداشتن دوام و تحمل ، شکست تحت بارهای شدید و گرانی تعمیر و ترمیم هستند ، این فن آوری با شرایط ایالات متحده تطابق نسبتا ً کمی داشته است." پرفسور لی عقیده دارد که این کامپوزیت بسیاری از این مشکلات را حل خواهد کرد . به گفته وی این بتن نرم با قابلیت خمش عمدتا ً از همان اجزای بتن معمولی منهای ذرات درشت ساخته می شود . از نظر ظاهری نیز این ماده همانند بتن معمولی است ولی در کرنش های زیاد ، به علت وجود شبکه ای از الیاف با پوشش ویژه ، انعطاف پذیری حاصله ، از تردی و شکست آن جلوگیری می کند. بتن تقویت شده با الیاف ماده جدیدی نیست ولی به عقیده پرفسور لی این کامپوزیت سیمانی که سالها روی آن کار شده است . نسبت به سایر بتن های تقویت شده با الیاف امروزی متفاوت است و برتری های فراوانی دارد . به گفته وی ، نکته کلیدی این است که ECC یک کامپوزیت مهندسی است یعنی علاوه بر تقویت بتن با الیافی که به عنوان لیگامان عمل کرده و استحکام بتن را فراهم می کنند ، دانشمندان اجزای خود بتن را هم طوری طراحی کرده اند که انعطاف پذیرتر باشند . به گفته ویکتور لی الیاف مورد استفاده ، پلیمری از جنس»پلی وینیل کلراید « هستند . این الیاف دارای پوشش سطحی با ضخامت نانو متری برای تنظیم اتصال فصل مشترک بین الیاف و زمینه سیمانی است که به طور ویژه برای ECC طراحی شده است. تابستان امسال گروه حمل و نقل دانشگاه میشیگان ، از ECC برای تعمیر بخشی از یک پل استفاده خواهد کرد . تختال ECC جایگزین اتصال انبساطی شده و به تختال های بتنی مجاور متصل می شود تا یک سطح پیوسته به دست آید . اتصال انبساطی بخشی از پل با دندانه های فولادی درهم قفل شونده است که اجازه می دهد سطح بتنی پل در اثر تغییرات حرارتی حرکت کند . مشکل اصلی هنگامی رخ می دهد که این اتصالات گیر کنند . دانشمندان انتظار دارند با استفاده از ECC صرفه جویی های قابل توجهی به دست آید . لی می گوید در حال حاضر تأمین کنندگان ایالتی آموزش می بینند تا بتوانند بتن ECC را تولید کنند . انتظار می رود ECC بعضی از مشکلات دوام سطح پل ها همانند ترک های زودرس را حل کند .

پژوهشگران امیدوارند ECC به خوبی کارکند و با تولید انبوه ، قیمت آن نیز کاهش یابد  به گفته پرفسور لی بررسی کارایی درازمدت ECC از اکتبر 2002 با ترمیم بخشی از پل کرتیس رد Curtisroad شروع شده است .
وصله ترمیمی به کارگرفته شده که سه زمستان ، چرخه های یخ زدن و آب شدن را تجربه کرده است ، از وصله های بتنی معمولی که یک روز جلوتر در مجاورت ECC به کار گرفته شده اند ، کنترل ترک بهتری داشته است .  درنظر است تا در پیاده رو و مسیر دوچرخه سواری ساحل دریاچه مونونا Monona نیز از ECC استفاده شود . به گفته لی دانشمندان حس گرهایی را در مسیر ECC قرار خواهند داد تا کارایی این ماده را تحت بارهای محیطی ثبت و کنترل کنند . پل جدید میهارا Mihara در هوکایدوی ژاپن دارای سطحی نازک ( 5 سانتی متر ) از جنس ECC است . این پل 40 درصد سبک تر از پل بتنی معمولی است و انتظار می رود  عمر کاری آن حدود 100 سال باشد . 

در پاسخ به این سؤال که آیا این ماده در اروپا نیز به کار گرفته خواهد شد ؟ پرفسور لی بیان می کند که " OEDC در حال بررسی ECC برای روکش کردن پیاده روها در اروپاست . ما با یک گروه دانمارکی DTU نیز برای ساخت کف پل های کامپوزیتی در حال همکاری هستیم . یک گروه سوئیسی نیز ECC را در ترمیم آستر تونل به کار گرفته است . "لی اضافه می کند که ECC می تواند در پل ها ، ساختمان ها ، ترمیم های سازه ای ، ساخت عناصر معماری ، خطوط لوله ، پیاده روها و غیره به کار گرفته شود . اگرچه هنوز بررسی های دراز مدت لازم است تا کارایی این ماده به طور کامل مشخص شود ، ولی مطالعات مقایسه ای انجام شده به وسیله پژوهشگران نشان می دهد که کار روی کف یک پل ECC پس از 60 سال ، 37 درصد ارزان تر است ، 40 درصد انرژی کم تری مصرف می کند و 39 درصد دی اکسید کربن کم تری تولید می کند . یافته های این مطالعه براین فرض بنا شده اند که ECC دوبرابر بتن معمولی عمر می کند . فرضی که باید از طریق مطالعۀ بیشتر تأیید شود .

کامپوزیت های سبک وزن و تجهیزات الکترونیکی کوچک تر و سبک تر در ماهواره های فضایی ، هدف پژوهشگران در تولید نانو کامپوزیت ها در آینده است. [2]

منابع[ویرایش]

1-امیری، فرشته. « نانو تکنولوژی ». مهر۱۳۹۰، شماره ۴۶ص ۳۲

2-منجمی،مجید. ممقانی راد،شکوفه. اسدیان حاج آقایی،گلایل. « دنیای نانو و الماسواره ها ». انتشارات اندیشه سرا