تصف مجلة ساينتفك أمريكان ذلك قائلة: إذا تم بناء سلم بين الأرض والقمر، فإن المادة الوحيدة التي يمكنها أن تمتد على هذه المسافة الطويلة دون أن تتفكك بفعل وزنها هي أنابيب الكربون النانوية.
أنابيب الكربون النانوية مادة كمومية أحادية البعد ذات بنية خاصة. تصل موصليتها الكهربائية والحرارية عادةً إلى 10000 ضعف موصلية النحاس، وقوة شدها 100 ضعف قوة شد الفولاذ، بينما لا تتجاوز كثافتها سدس كثافة الفولاذ، وهكذا. إنها من أكثر المواد المتطورة عمليةً.
الأنابيب النانوية الكربونية عبارة عن أنابيب دائرية متحدة المحور تتكون من عدة طبقات إلى عشرات الطبقات من ذرات الكربون مرتبة بنمط سداسي. تحافظ على مسافة ثابتة بين الطبقات، تبلغ حوالي 0.34 نانومتر، ويتراوح قطرها عادةً من 2 إلى 20 نانومتر.
البولي يوريثان الحراري (TPU)يستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل الإلكترونيات والسيارات والطب نظرًا لقوته الميكانيكية العالية وقابليته الجيدة للمعالجة وتوافقه الحيوي الممتاز.
عن طريق المزج بالصهرمادة TPUباستخدام الكربون الأسود الموصل، أو الجرافين، أو أنابيب الكربون النانوية، يمكن تحضير مواد مركبة ذات خصائص موصلة.
استخدام المواد المركبة من مزيج البولي يوريثين الحراري وأنابيب الكربون النانوية في مجال الطيران
تُعد إطارات الطائرات المكونات الوحيدة التي تتلامس مع الأرض أثناء الإقلاع والهبوط، وقد اعتُبرت دائماً بمثابة "جوهرة التاج" في صناعة تصنيع الإطارات.
يُضفي إضافة مواد مركبة من مزيج البولي يوريثين الحراري وأنابيب الكربون النانوية إلى مطاط مداس إطارات الطائرات مزايا عديدة، منها مقاومة الكهرباء الساكنة، والتوصيل الحراري العالي، ومقاومة التآكل والتمزق، مما يُحسّن الأداء العام للإطار. ويُمكّن هذا من نقل الشحنة الساكنة المتولدة من الإطار أثناء الإقلاع والهبوط بالتساوي إلى الأرض، كما يُسهّل خفض تكاليف التصنيع.
نظراً لحجم أنابيب الكربون النانوية، فعلى الرغم من قدرتها على تحسين الخصائص المختلفة للمطاط، إلا أن هناك أيضاً العديد من التحديات التقنية في تطبيق أنابيب الكربون النانوية، مثل ضعف التشتت والتطاير أثناء عملية خلط المطاط.جزيئات TPU الموصلةتتميز بمعدل تشتت أكثر تجانسًا من بوليمرات ألياف الكربون العامة، بهدف تحسين خصائص مقاومة الكهرباء الساكنة والتوصيل الحراري في صناعة المطاط.
تتميز جزيئات أنابيب الكربون النانوية الموصلة المصنوعة من مادة TPU بقوة ميكانيكية فائقة، وموصلية حرارية جيدة، ومقاومة حجمية منخفضة عند استخدامها في الإطارات. وعند استخدامها في مركبات ذات عمليات خاصة، مثل مركبات نقل صهاريج النفط، ومركبات نقل المواد القابلة للاشتعال والانفجار، فإن إضافة أنابيب الكربون النانوية إلى الإطارات تحل مشكلة التفريغ الكهروستاتيكي في المركبات المتوسطة والعالية الجودة، وتقلل مسافة الكبح على الطرق الجافة والمبللة، وتقلل مقاومة دوران الإطارات، وتقلل ضوضاء الإطارات، وتحسن الأداء المضاد للكهرباء الساكنة.
تطبيقجسيمات موصلة من أنابيب الكربون النانويةأثبتت هذه المادة، المستخدمة على سطح الإطارات عالية الأداء، مزاياها الممتازة في الأداء، بما في ذلك مقاومة التآكل العالية والتوصيل الحراري، ومقاومة الدوران المنخفضة والمتانة، والتأثير الجيد المضاد للكهرباء الساكنة، وما إلى ذلك. ويمكن استخدامها لإنتاج إطارات عالية الأداء وآمنة وصديقة للبيئة، ولها آفاق سوقية واسعة.
يُمكن لتطبيق مزج جزيئات الكربون النانوية مع المواد البوليمرية أن يُنتج مواد مركبة جديدة ذات خصائص ميكانيكية ممتازة، وموصلية جيدة، ومقاومة للتآكل، وحماية من التداخل الكهرومغناطيسي. وتُعتبر مركبات البوليمر مع أنابيب الكربون النانوية بدائل واعدة للمواد الذكية التقليدية، ومن المتوقع أن تتوسع تطبيقاتها بشكل متزايد في المستقبل.
تاريخ النشر: 28 أغسطس 2025