يصف موقع ساينتفك أمريكان ذلك بقوله: إذا تم بناء سلم بين الأرض والقمر، فإن المادة الوحيدة التي يمكنها أن تمتد لمسافة طويلة كهذه دون أن يتم سحبها بعيدًا عن بعضها البعض بواسطة وزنها هي أنابيب الكربون النانوية.
أنابيب الكربون النانوية مادة كمية أحادية البعد ذات بنية خاصة. عادةً ما تصل موصليتها الكهربائية والحرارية إلى 10000 ضعف موصلية النحاس، وقوة شدها 100 ضعف قوة شد الفولاذ، لكن كثافتها لا تتجاوز سدس كثافة الفولاذ، وهكذا. وهي من أكثر المواد العملية المتطورة.
أنابيب الكربون النانوية هي أنابيب دائرية محورية تتكون من عدة طبقات من ذرات الكربون مرتبة في نمط سداسي. يجب الحفاظ على مسافة ثابتة بين الطبقات، حوالي 0.34 نانومتر، ويتراوح قطرها عادةً بين 2 و20 نانومتر.
البولي يوريثين الحراري (TPU)يتم استخدامه على نطاق واسع في مجالات مثل الإلكترونيات والسيارات والطب بسبب قوته الميكانيكية العالية وقابليته الجيدة للمعالجة والتوافق الحيوي الممتاز.
عن طريق الذوبان المزجتي بي يوباستخدام الكربون الأسود الموصل، أو الجرافين، أو أنابيب الكربون النانوية، يمكن تحضير مواد مركبة ذات خصائص موصلة.
تطبيق المواد المركبة الممزوجة من مادة TPU/أنابيب الكربون النانوية في مجال الطيران
تعتبر إطارات الطائرات هي المكونات الوحيدة التي تلامس الأرض أثناء الإقلاع والهبوط، وكانت تعتبر دائمًا "جوهرة التاج" في صناعة تصنيع الإطارات.
إن إضافة مواد مركبة من مزيج TPU/أنابيب الكربون النانوية إلى مطاط مداس إطارات الطيران يمنحه مزايا عديدة، منها مقاومة الكهرباء الساكنة، والتوصيل الحراري العالي، ومقاومة التآكل العالية، ومقاومة التمزق، مما يُحسّن الأداء العام للإطار. وهذا يُمكّن من نقل الشحنة الساكنة التي يولدها الإطار أثناء الإقلاع والهبوط بالتساوي إلى الأرض، ويُسهّل أيضًا توفير تكاليف التصنيع.
بسبب الحجم النانوي لأنابيب الكربون النانوية، على الرغم من أنها يمكن أن تعمل على تحسين الخصائص المختلفة للمطاط، إلا أن هناك أيضًا العديد من التحديات التقنية في تطبيق أنابيب الكربون النانوية، مثل التشتت الضعيف والتطاير أثناء عملية خلط المطاط.جزيئات موصلة من مادة TPUتتمتع بمعدل تشتت أكثر تجانسًا من بوليمرات ألياف الكربون العامة، بهدف تحسين خصائص مقاومة الكهرباء الساكنة والتوصيل الحراري لصناعة المطاط.
تتميز جزيئات أنابيب الكربون النانوية TPU الموصلة بقوة ميكانيكية ممتازة، وموصلية حرارية جيدة، ومقاومة حجمية منخفضة عند استخدامها في الإطارات. عند استخدامها في مركبات خاصة، مثل مركبات نقل النفط، ومركبات نقل البضائع القابلة للاشتعال والانفجار، فإن إضافة أنابيب الكربون النانوية إلى الإطارات تحل أيضًا مشكلة التفريغ الكهروستاتيكي في المركبات المتوسطة والراقية، وتقصر مسافة الكبح في حالة الجفاف والرطوبة، وتقلل مقاومة دوران الإطارات، وتقلل ضوضاءها، وتحسّن أداءها المضاد للكهرباء الساكنة.
تطبيقجسيمات موصلة من أنابيب الكربون النانويةعلى سطح الإطارات عالية الأداء، أثبتت مزايا الأداء الممتازة، بما في ذلك مقاومة التآكل العالية والتوصيل الحراري، ومقاومة التدحرج المنخفضة والمتانة، وتأثير مضاد للكهرباء الساكنة الجيد، وما إلى ذلك. يمكن استخدامه لإنتاج إطارات عالية الأداء وآمنة وصديقة للبيئة، ولها آفاق سوقية واسعة.
يُمكن من خلال مزج جسيمات الكربون النانوية مع مواد بوليمرية الحصول على مواد مركبة جديدة تتميز بخواص ميكانيكية ممتازة، وموصلية كهربائية جيدة، ومقاومة للتآكل، ودرع كهرومغناطيسي. تُعتبر مركبات البوليمر المصنوعة من أنابيب الكربون النانوية بدائل للمواد الذكية التقليدية، وستحظى بتطبيقات واسعة النطاق في المستقبل.
وقت النشر: ٢٨ أغسطس ٢٠٢٥