به گزارش ايرنا از دانشگاه صنعتي شريف، محققان اين دانشگاه با كمك نظريه جديد خود موفق شدند برخي ويژگي‌هاي مهم نانولوله‌هاي كربني را با دقتي كوانتومي محاسبه كنند و همچنين توانستند به حقايقي جديد درباره نانولوله‌هاي كايرال دست يابند.
بيش از دو دهه است كه نانولوله‌هاي كربني در سطح وسيعي مورد توجه دانشمندان و محققان دنيا قرار گرفته و حجم قابل توجهي از مطالعات را به خود اختصاص داده‌اند.
استاد دانشكده مهندسي عمران دانشگاه صنعتي شريف با اشاره به خواص منحصر به فرد الكترونيكي، الكتريكي، مكانيكي و حرارتي اين مواد مي‌گويد: نانولوله‌هاي كربن كه قطري در حدود يك صد هزارم تار مو دارند، استحكامي چند صد برابر فولاد از خود نشان ميدهند.
به گفته دكتر حسين محمدي شجاع، هدايت الكتريكي نوع رساناي نانولوله‌هاي كربني تا هزار برابر مس گزارش شده و هدايت حرارتي آنها نيز تقريبا 10 برابر مس است.
وي ظهور اين مواد را راهگشاي بسياري از دانشمندان در رشته‌هاي مختلف براي پيشبرد پژوهش‌هايشان دانسته و مي‌افزايد: تا به امروز، كاربردهاي فراواني در حوزه‌هاي گوناگون براي نانولوله‌هاي كربني پيشنهاد شده است كه از جمله مي‌توان به تسليح كامپوزيت‌هاي پرمقاومت، پيلهاي سوختي، ميكروسكوپ‌هاي نيروي اتمي و حتي كاربردهايي در پزشكي همچون دارو رساني به بافت‌هاي سرطاني اشاره كرد.
**يك تئوري تحليلي براي مسئله‌اي سخت
پيش‌بيني بسياري از رفتار‌هاي نانولوله‌هاي كربني تاكنون با استفاده از روش‌هاي شبيه‌سازي انجام مي‌شد كه براي اين كار نياز به رايانه‌هاي پرسرعت بود تا به مدت طولاني مسائل را پردازش كنند، ضمن آنكه اين روش‌ها درك و فهم تحليلي از واقعيت‌هاي فيزيكي درون ماده را براي محققان فراهم نمي‌كرد.
اما يك گروه تحقيقاتي در دانشگاه صنعتي شريف موفق شده است نظريه تحليلي جديدي را تدوين كند كه نه تنها فرمولاسيون آن به صورت گام به گام با فيزيك مسئله انطباق دارد بلكه براي اولين بار، اثرات توأمان رفتار غيرخطي ماده و نيز هندسه غير خطي ناشي از تغيير شكل‌هاي بزرگ به وجود آمده در بارگذاري‌هاي مكانيكي در اين نظريه لحاظ شده است.
دكتر محمد رسول دلفاني همكار پروژه جزئيات ديگري از اين مطالعات را اينگونه تشريح مي‌كند: براساس اين مطالعات كه تماما مبتني بر مفاهيم مكانيك محيط‌هاي پيوسته بوده و در عين حال داراي دقت كوانتومي براي توصيف پاسخ نانولوله‌هاي كربني به انواع شرايط بارگذاري مكانيكي هستند، نانولوله كربني به عنوان ماده‌اي هايپر الااستيك با رفتار غير خطي مدل مي‌شود.
مواد هايپر الاستيك، موادي هستند كه مي‌توانند در مقابل نيروها و بارهاي وارده از خود انعطاف زيادي نشان دهند كه اين رفتار تناسبي غير خطي با بار دارد.
**چرخش خود به خودي نانولوله‌هاي كربني كايرال و چرخش آنها در بارگذاري‌هاي غير پيچشي
يكي از مسائل مهم در نانو لوله‌ها به دست آوردن ويژگي‌هاي مورفولوژيكي اين مواد است كه تاثير به سزايي در خواص مكانيكي و الكترونيكي آنها دارد و يكي از مسائل مهم در اين موضوع پديده‌اي به نام چرخش خود به خودي است كه پيشتر چندان بدان توجهي نشده بود.
دلفاني در اين باره مي‌گويد: يكي از شناخته شده‌ترين مثال‌ها از تأثير ويژگي‌هاي مورفولوژيكي، اثر زاويه كايراليتي نانولوله‌ها بر رسانايي آنهاست كه اتفاقا مطالعات ما نشان مي‌دهد كه ارتباط مستقيمي ميان زاويه چرخش خود به خودي و زاويه‌ي كايراليتي نانولوله‌ها وجود دارد.
وي مي افزايد: نكته درخور توجه آن است كه در اين مطالعات روابط حاكم بر زاويه چرخش به وجود آمده به واسطه اعمال بار محوري و يا فشار داخلي درون نانولوله نيز به دست آمد؛ چرخشهايي كه تحت اثر اعمال بارهايي غير از بارهاي پيچشي ايجاد ميشوند.
همچنين بنا به گفته مسئولان اين پروژه، فرمول بندي ارائه شده در تئوري تدوين شده، آشكار مي‌سازد كه مسأله نانولوله هاي كايرال مشخصا در حالتي كه تحت اثر هيچ گونه بار خارجي نيستند، بدون در نظر گرفتن چرخش خود به خودي، خوش تعريف نيست و بدين ترتيب، براي اولين بار وجود چنين پديده‌اي با يك رويكرد تحليلي به اثبات مي‌رسد.
پژوهشگران دانشگاه صنعتي شريف با انتشار 3 مقاله در معتبرترين نشريات علمي پژوهشي جهان سعي دارند، راه جديد خود براي تحليل رفتار يكي از عجيب‌ترين مواد توليد شده در جهان را به دانشمندان معرفي كنند.
علمي**1055**1440
تاریخ انتشار: ۱۱ مهر ۱۳۹۴ - ۱۳:۰۸
تهران - ايرنا - پژوهشگران دانشگاه صنعتي شريف با ارائه نظريه‌اي جديد، راهي سريع و دقيق را براي توصيف تحليلي رفتار نانولوله‌هاي كربني در برابر انواع شرايط بارگذاري مكانيكي به دانشمندان جهان معرفي كردند.