سنتز ماده شگفت انگیز تقویت‌کننده فیلم‌های نازک مورد استفاده در صنایع الکترونیک

سنتز ماده شگفت انگیز تقویت‌کننده فیلم‌های نازک مورد استفاده در صنایع الکترونیک قابل انعطاف

سنتز ماده شگفت انگیز تقویت‌کننده فیلم‌های نازک مورد استفاده در صنایع الکترونیک قابل انعطاف

کد خبر: ۶۰۲۰۹۴

دانشمندان در دانشگاه ایلینویز ـ شامپاین منسوجاتی نازک دارای نانولوله کربنی سنتز کرده‌اند که هر دو اثر رسانایی الکتریکی و مقاومت بالا (حدود پنجاه برابر بیشتر از فیلم‌های مسی رایج در صنایع الکترونیک) را نمایش می‌دهد. این ماده منعکس‌کننده ساختارهای کامپوزیتی یافته شده در طبیعت و جهان باستان است.

استحکام ساختاری در فیلم‌های فلزی نازک برای عملکردی قابل اطمینان در پوست‌های هوشمند و صنایع الکترونیک قابل انعطاف مشتمل بر حسگرهای رصد بیماری از اهمیت بالایی برخوردار هستند.

سامه تاوفیک (Sameh Tawfick)، استادیار مهندسی و علم مواد در دانشگاه ایلینویز این‌گونه توضیح می‌دهد: صفحاتی از نانولوله‌های کربنی عمود راسته برای طیف وسیعی از کاربردهایی در ابعاد میکرو تا ماکرو شامل سامانه‌های میکرو الکترومکانیکی (MEMS)، الکترودهای ابرخازن‌ها، کابل‌های الکتریکی، ماهیچه‌های مصنوعی و کامپوزیت‌های چندمنظوره بسیار مناسب هستند.

این اولین پژوهش برای اعمال اصول مکانیک شکست برای طراحی و بررسی چقرمگی منسوجات حاوی CNT است که در ابعاد نانو معماری شده‌اند. چارچوب نظری مکانیک شکست نشان می‌دهد که برای انواع مواد خطی و غیرخطی قابل استفاده است.
نانولوله‌های کربنی که در اواخر دهه ۹۰ میلادی کشف شد، به‌عنوان ماده‌ای شگفت‌انگیز برای کاربردهای متعددی در فناوری نانو اعلام ورود کرد.

این ساختارهای سیلندری بسیار کوچک از صفحات گرافن رول‌شده ساخته شده‌اند و قطری در حدود چند نانومتر یعنی حدود ۱۰۰۰برابر کمتر از قطر تار موی انسان دارد. تنها یک نانولوله کربنی بسیار قوی‌تر از استیل و فیبرهای کربنی، رساناتر از مس و سبک‌تر از آلومینیوم است.
با این حال، ثابت شده است سنتز این مواد مانند پارچه یا فیلم‌هایی که بتواند این خواص را در ابعاد متر یا سانتیمتر نشان دهد، واقعا دشوار است. چالش اصلی در مونتاژ و بافتن CNTها از آنجایی نشات می‌گیرد که ابعاد آنها بسیار کوچک بوده و کنترل شکل هندسی آنها حین سنتز بسیار دشوار است.

یو لیانگ (Yue Liang) می‌گوید: «مطالعه در انرژی شکست منسوجات حاوی CNT ما را به سمت طراحی این فیلم‌های به‌شدت مقاوم هدایت می‌کند.» یو لیانگ دانشجوی سابق کارشناسی ارشد در گروه تحقیقاتی سینتیک مواد و نویسنده اول مقاله «Tough Nano-Architectured Conductive Textile Made by Capillary Splicing of Carbon Nanotube» چاپ‌شده در مجله مواد مهندسی پیشرفته است. این اولین مطالعه پیرامون انرژی شکست منسوجات حاوی CNT است.

نانولوله‌های کربنی عمود راسته با روش رسوب شیمیایی بخار(CVD) به شکل خطوطی موازی با پهنای ۵ میکرومتر و طول ۱۰ میکرومتر و ارتفاع ۲۰-۶۰ میکرومتر سنتز شدند. این مدل سنتز نانولوله کربنی به‌صورت عمود راسته با جایگزینی کاتالیزور روی بستر سیلیکون اکسید آغاز شد.

تاوفیک گفت: «این روش در واقع سنتز مناسب، مدل‌سازی و آزمایش‌های دقیق را با هم ترکیب می‌کند. ابزار الکترونیکی قابل انعطاف موضوعی برای خمش و کشش هستند که می‌تواند باعث شکستن و خرابی مکانیکی آنها شود. این منسوجات دارای CNT جدید که به‌راحتی قابل انعطاف هستند، داخل ماتریسی الاستومری قرار می‌گیرند. دارا بودن مقاومت بسیار بالا، آنها را به‌عنوان موادی جذاب نمایش می‌دهد که می‌تواند جایگزین فیلم‌های فلز نازک به‌منظور افزایش قابلیت اطمینان شود.»

منبع:

https://phys.org/news/2017-04-material-nanotube-thin-flexible-electronics.html?utm_source=menu&utm_medium=link&utm_campaign=item-menu

کلمات کلیدی
More from مرضیه احمدی

آیا همه خاطرات ما درست هستند؟

بسیاری از مردم به وفاداری حافظه خود شدیدا اطمینان دارند. درحالی‌که گاهی...
مشاهده مطلب

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *