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 सुपर-लॉन्ग कार्बन नैनोट्यूब फाइबर के क्षेत्र में एक बड़ी सफलता हासिल करने के लिए सिंघुआ विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ एरोनॉटिक्स एंड एस्ट्रोनॉटिक्स के प्रोफेसर ली एक्साइड के साथ मिलकर काम किया। दुनिया में पहली बार यह बताया गया कि एकल कार्बन नैनोट्यूब की सैद्धांतिक ताकत बहुत लंबी थी। कार्बन नैनोट्यूब बंडलों में एक तन्य शक्ति होती है जो वर्तमान में पाए जाने वाले अन्य सभी फाइबर सामग्री से अधिक होती है।

कार्बन नैनोट्यूब को वर्तमान में पाई जाने वाली सबसे शक्तिशाली सामग्रियों में से एक माना जाता है, जिसमें 100 GPa से अधिक की तन्यता ताकत और 10 से अधिक कार्बन फाइबर की ताकत होती है। हालांकि, जब उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के साथ एक एकल कार्बन नैनोट्यूब को मैक्रोस्कोपिक सामग्री में तैयार किया जाता है, तो इसका प्रदर्शन अक्सर सैद्धांतिक मूल्य से काफी नीचे होता है। इसके विपरीत, अल्ट्रा-लॉन्ग कार्बन नैनोट्यूब में सेंटीमीटर या डेसीमीटर की लंबाई होती है और एक आदर्श संरचना होती है, जिसमें सैद्धांतिक सीमा के करीब समान अभिविन्यास और यांत्रिक गुण होते हैं, और सुपर-मजबूत फाइबर की तैयारी में बहुत फायदे होते हैं।

इन-सीटू गैस फ्लो फ़ोकसिंग विधियों का उपयोग करके, अनुसंधान दल एक निश्चित संरचना, एक संपूर्ण संरचना और एक समानांतर व्यवस्था के साथ एक सेंटीमीटर निरंतर सुपर-लॉन्ग कार्बन नैनोट्यूब ट्यूब की तैयारी को नियंत्रित कर सकता है, और कुशलता से सीमित कारक से बचा सकता है। विभिन्न संख्या में इकाइयों वाले अल्ट्रा-लॉन्ग कार्बन नैनोट्यूब के बंडल तैयार करके और अल्ट्रा-लॉन्ग कार्बन नैनोट्यूब के बंडलों के यांत्रिक गुणों पर उनकी संरचना के प्रभावों का मात्रात्मक विश्लेषण करके, स्थापित भौतिक / गणितीय मॉडल स्थापित किए गए थे।

अध्ययन में पाया गया कि ट्यूब बंडल में कार्बन नैनोट्यूब का प्रारंभिक तनाव वितरण एक समान नहीं है, जिससे ट्यूब बंडल में कार्बन नैनोट्यूब एक साथ और समान बलों के अधीन नहीं हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप समग्र शक्ति में कमी आती है, यानी "डैनियल इफेक्ट"। इसके आधार पर, शोध दल ने एक "तुल्यकालिक विश्राम" रणनीति का प्रस्ताव रखा, जो नैनोमैनिपुलेशन द्वारा ट्यूब बंडल में कार्बन नैनोट्यूब के प्रारंभिक तनाव को मुक्त करता है, ताकि यह वितरण की एक संकीर्ण सीमा में हो, और इस प्रकार कार्बन नैनोट्यूब बीम तन्य शक्ति एकल कार्बन नैनोट्यूब की तन्य शक्ति के करीब, 80 GPa से ऊपर उठाया गया।

यह काम सुपरफाइबर के निर्माण के लिए अल्ट्रा-लॉन्ग कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करने की उज्ज्वल संभावनाओं को प्रकट करता है, और साथ ही नए सुपरफाइबर के विकास के लिए दिशाओं और विधियों को इंगित करता है।