चीन में अल्ट्रा-मजबूत कार्बन नैनोट्यूब फाइबर के अनुसंधान में एक बड़ी सफलता

हाल ही में, सिंघुआ विश्वविद्यालय के केमिकल इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर वेई फी की टीम ने सिंघुआ विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ एयरोनॉटिक्स एंड एस्ट्रोनॉटिक्स के प्रोफेसर ली ज़ाइड के साथ मिलकर सुपर-लॉन्ग कार्बन नैनोट्यूब फाइबर के क्षेत्र में एक बड़ी सफलता हासिल की। ​​दुनिया में पहली बार यह बताया गया कि सिंगल कार्बन नैनोट्यूब की सैद्धांतिक ताकत बेहद लंबी थी। कार्बन नैनोट्यूब बंडलों की तन्य शक्ति वर्तमान में पाई जाने वाली अन्य सभी फाइबर सामग्रियों से अधिक है।

कार्बन नैनोट्यूब को वर्तमान में पाई जाने वाली सबसे शक्तिशाली सामग्रियों में से एक माना जाता है, जिनकी तन्य शक्ति 100 जीपीए से अधिक तथा कार्बन फाइबर शक्ति 10 से अधिक होती है। हालाँकि, जब उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों वाले एकल कार्बन नैनोट्यूब को मैक्रोस्कोपिक सामग्री में तैयार किया जाता है, तो इसका प्रदर्शन अक्सर सैद्धांतिक मूल्य से बहुत नीचे होता है। इसके विपरीत, अति-लम्बे कार्बन नैनोट्यूब की लम्बाई सेंटीमीटर या डेसीमीटर तक होती है, तथा इनकी संरचना उत्तम होती है, तथा इनका अभिविन्यास एकसमान होता है और यांत्रिक गुण सैद्धांतिक सीमा के करीब होते हैं, तथा अति-मजबूत फाइबर तैयार करने में इनका बहुत लाभ होता है।

इन-सीटू गैस प्रवाह फोकसिंग विधियों का उपयोग करके, अनुसंधान दल एक निश्चित संरचना, एक परिपूर्ण संरचना और एक समानांतर व्यवस्था के साथ एक सेंटीमीटर निरंतर सुपर-लंबी कार्बन नैनोट्यूब ट्यूब की तैयारी को नियंत्रित कर सकता है, और कुशलतापूर्वक सीमित कारक से बच सकता है। विभिन्न संख्या में इकाइयों वाले अति-दीर्घ कार्बन नैनोट्यूब के बंडलों को तैयार करके तथा अति-दीर्घ कार्बन नैनोट्यूब के बंडलों के यांत्रिक गुणों पर उनकी संरचना के प्रभावों का मात्रात्मक विश्लेषण करके, स्थापित भौतिक/गणितीय मॉडल स्थापित किए गए।

अध्ययन में पाया गया कि ट्यूब बंडल में कार्बन नैनोट्यूब का प्रारंभिक तनाव वितरण एक समान नहीं है, जिससे ट्यूब बंडल में कार्बन नैनोट्यूब पर एक साथ और एक समान बल नहीं लगाया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप समग्र शक्ति में कमी आती है, जिसे "डैनियल प्रभाव" कहा जाता है। इसके आधार पर, अनुसंधान दल ने एक "सिंक्रोनस रिलैक्सेशन" रणनीति प्रस्तावित की, जो नैनोमैनिपुलेशन द्वारा ट्यूब बंडल में कार्बन नैनोट्यूब के प्रारंभिक तनाव को मुक्त करती है, ताकि यह वितरण की एक संकीर्ण सीमा में हो, और इस प्रकार कार्बन नैनोट्यूब बीम तन्य शक्ति 80 जीपीए से ऊपर तक बढ़ाया गया, जो एकल कार्बन नैनोट्यूब की तन्य शक्ति के करीब है।

यह कार्य सुपरफाइबर के निर्माण के लिए अल्ट्रा-लॉन्ग कार्बन नैनोट्यूब के उपयोग की उज्ज्वल संभावनाओं को उजागर करता है, और साथ ही नए सुपरफाइबर के विकास के लिए दिशा और तरीकों की ओर भी इशारा करता है।