برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۴/۰۲ تا ۱۳۹۷/۰۴/۰۸

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۳,۲۳۵
  • بازدید این ماه ۴
  • بازدید امروز ۱
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۱۳۳
  • قبول شدگان ۹۸
  • شرکت کنندگان یکتا ۵۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۷۳
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

پیشرفته 1

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

کنترل نانوساختار نانوالیاف کربن

ساختار کاملاً منظم ساختار نانومتری نانوالیاف در مواد طبیعی مانند استخوان و چوب منجر به بروز خواص مناسب این مواد و موارد مشابه در کاربردهای مختلف است. رسیدن به این مطلوب یک هدف بزرگ در مواد ساخت بشر است. در این مقاله به کنترل نانوساختار در نانوالیاف کربنی پرداخته شده است. این مبحث با مقدمه‌ای از کنترل نانوساختار در مهمترین الیاف توسعه داده شده در نیم قرن گذشته (الیاف کربن) آغاز شده و در نهایت به نانوالیاف کربن CNF ختم شده است. با کنترل نانوساختار از طریق مؤلفه‌های فرایندی مانند ماده اولیه، دما و میزان کشش، ساختار شبه گرافیتی بیشتری در جهت تولید الیاف ایجاد شده و در نتیجه خواص مکانیکی و استحکامی کافی و بالاتر از حد نیاز در کاربردهای حساس مثل هواپیماها و کشتی‌ها شکل می‌گیرد. در این مقاله سطوح ساختاری مختلف از جمله ساختار نانومتری در الیاف کربن معرفی شده و اندکی تشریح شده است.
1- مقدمه
یکی از شاخص‌های پیشرفت در حوزه‌های مختلف فناوری، توانایی تولید الیاف پیشرفته و نانوالیاف است، این به جهت وسعت کاربرد و همه گیر بودن این الیاف در تمامی فناوری‌های برتر است. از این رو باید نیازها و لبه‌های دانش در موضوع الیاف تعیین گردد تا بدانیم هدف از توسعه نانوالیاف چیست.

2- اهمیت کنترل نانوساختار
نانوالیاف طبیعی همگی ساختار ایده‌‌آلی دارند. در کتاب انتخاب مواد در طراحی مکانیکی نوشته اشبی بخش ویژه‌ای به کارایی مکانیکی ساختارهای طبیعی اختصاص داده شده است. در این بخش آمده است ساختارهای طبیعی هیبریدی (تلفیقی) هستند و نظم دقیق نانومتری دارند. نانوالیاف شامل اجزاء خردی از مواد پلیمری و سرامیکی یا بلوک‌های اولیه‌ای هستند که در اکثر موارد خودشان تلفیق چند عنصر هستند [1].
دیواره سلولی گیاهان، برای مثال سلولز، همی‌سلول و پکتین را با هم تجمیع کرده است و می‌تواند تبدیل به چوب شود. بخش‌های زیادی از بافت‌های حیوانی را کلاژن، الاستین، کیتین و کانی‌هایی مانند نمک‌های کلسیم یا سیلیکا ایجاد کرده‌اند [1].
از همین چند ماده طبیعی در خلقت دسته زیادی از ترکیب‌های ساختاری ایجاد شده است. چوب، بامبو و نخل در یک ماتریس لیگنین و همی سلولز، نانوالیافی سلولزی دارند که سلول‌های منشوری با ضخامت متفاوتی از دیواره‌ها را ایجاد کرده‌اند. مو، ناخن، شاخ، پشم، فلس‌های خزندگان و سُم از کراتین تشکیل شده است، در حالی‌که پوست حشرات از کیتین در ماتریسی از پروتئین شکل گرفته است. ماده اصلی پوسته حلزون کربنات کلسیم است که در چند درصدی پروتئین به هم اتصال پیدا کرده است. دنتین، استخوان و شاخ گوزن از آجرهایی از هیدروکسی آپاتیت شکل گرفته است که با کلاژن به هم محکم شده است. کلاژن جزء ساختاری پایه در بافت‌های نرم و سخت در حیوانات است. موادی مثل تاندون، لیگامنت، پوست، رگ‌های خون و کارتیلاژ از این دسته مواد هستند که از شکل متفاوتی برخوردارند [1].
از نگاه مکانیکی زیرساخت‌های نانومتری به خودی خود خواص ممتازی ندارند. مدول یانگ الیاف سلولزی تقریباً در حدود نخ ماهیگیری است که از فولاد خیلی کمتر است. ماتریس لیگنین و همی‌سلولز هم که این زیرساخت‌ها در آن قرار گرفته‌اند، خواص بسیار نزدیک به یک رزین معمولی مثل اپوکسی دارند. هیدروکسی آپاتیت چقرمگی شکستی دارد که خیلی نزدیک به سرامیک‌های ساخت انسان است. این ماده خیلی شکننده است. اما چه شده است که از این مواد، هنوز موادی مثل مواد طبیعی ساخته نشده؟ پاسخ در ساختار نانو و نظم درونی است، بنابراین این نحوه استقرار اجزا است که بازدهی بالایی را به مواد طبیعی می‌دهد [1].
ساختار سلسله مراتبی نحوه استقرار استخوان و چوب را در شکل مشاهده کنید. سختی، استحکام و چقرمگی چوب تا حد زیادی به سختی، استحکام، و چقرمگی مولکول سلولز شباهت دارد. میکروفیبریل‌های کریستالی از مولکول‌های منظم با طول 30 تا 60 نانومتری ساخته شده است. این مولکول‌ها الیاف تقویت کننده لاملا را می‌سازد که ماتریس آن لیگنین و همی‌سلولز آمورف است. دسته‌های لاملا در قالب 4 لایه و جهت‌گیری، جزء ساختاری دیواره سلولی می‌شود. فیبریل‌ها در دیواره اولیه سلولی به‌طور تصادفی در هم تنیده شده‌اند. در پنبه هم همینطور است. لایه‌های بعدی فیبریل‌ها موازی و فشرده شده هستند. لایه S1 بیرونی، لاملا را با پیچش راستگرد و چپگرد فیبریل‌ها به‌طور متناوب دارد. در زیر آن لایه ضخیم‌تر S2 فیبریل‌هایی دارد که نزدیک‌تر به محور سلول مرتب شده‌اند. داخلی‌ترین لایه S3 لایه‌چینی مشابهی به S1 دارد. سلول به‌عنوان یک مجموعه به‌واسطه لاملای میانی که در تصویر نشان داده نشده است، به مجموعه‌های کناری چسبیده و تلفیقی از لیگنین –پکتین بدون سلولز است [1].

filereader.php?p1=main_96a3be3cf272e0170
شکل 1 - ساختار چوب و استخوان [1]

موازات جالبی بین سلسله مراتب ساختاری استخوان و چوب وجود دارد، در عین این‌که اختلاف بالایی در شیمی مولکولی این دو وجود دارد. نقطه شروع در استخوان یک ساختار هلیکال سه‌گانه از مولکول‌های کلاژن است. اما برخلاف چوب این ماده ماتریس می‌شود و نه تقویت کننده بافت معدنی استخوان. نانوصفحات هیدروکسی اپاتیت در بافت نورس ایجاد می‌شوند و کسر حجمی آنها طی زمان افزایش می‌یابد تا استئُن‌های رشد یافته را با لایه چینی مناسبی از الیاف بسیار منظم معدنی با استحکام و سختی لازم برای تحمل بارهایی که استخوان باید در یک ارگان زنده تحمل کند تولید کند. در بالاترین مقیاس ماکرو، استخوان نسبتاً کامل و فشرده‌ای ساختار بیرونی کل استخوان را ایجاد می‌کند در حالی که استخوان میله میله‌ای متخلخل تنه اصلی و زره شکل استخوانهایی مثل جمجمه و انتهای استخوانهای بلندی مانند استخوان ران را می‌سازد[1].
در ساختارهای مهندسی هم به همین ترتیب بلوکهای سازنده اولیه مواد طبیعی می‌توانند به چند دسته تفکیک شوند. بیوسرامیکها (کلسیت، آراگونیت، هیدروکسی آپاتیت)، بیوپلیمرها (بلوکهای آلی مانند پلی‌ساکاریدها، سلولز و پروتئینهای کیتین، کلاژن، ابریشم و کراتین) و الاستومرهای طبیعی مانند (الاستین، رزیلین، ابداکتین، پوست، شاهرگ، و کارتیلاژ). این مواد ترکیب می‌شود و دسته زیادی از مواد تلفیقی را ایجاد می‌کند که در بین آنها، کامپوزیتها و ساختارهای تودرتو (استخوان، شاخ گوزن، مینای دندان، پوسته حشرات) و امثال آنها، ساختارهای سلولی (سلول‌های طبیعی مانند چوب و کرک و نخل، بامبو، استخوان‌های میله میله) و ساختارهای کنار هم (پولک، مو) وجود دارد.

3- تشریح اهمیت نانوساختار در مهمترین الیاف امروزی

یکی از مهمترین و کاربردی‌ترین الیاف در کاربردهای نوین الیاف کربن یا گرافیت است که توانسته در هوافضا، کشتی سازی، وسایل ورزشی و سایر کاربردهای نیازمند به وزن کم، جایگاه محکمی پیدا کند.
تولید الیاف کربن سیر صدساله‌ای طی کرده که از کارهای اولیه ادیسون در تولید فیلامنت‌های رسانای لامپ با عملکرد هدایت الکتریکی شروع شده و تا تولید الیاف پر کارایی امروزی با عملکرد استحکامی به کمک نانولوله‌ها که در هواپیماها و کشتی‌ها استفاده می‌شوند ادامه دارد.
چنانچه الیاف کربن به سطح مناسبی از نانوساختار گرافیتی برسد پاسخگوی بسیاری از نیازهای صنایع کاربردی خواهد بود. در دنیا الیاف IM7 به عنوان الیاف استاندارد در کاربردهای کامپوزیتی شناخته و استفاده می‌شود[2]. IM7 یک اسم تجاری است اما ذاتاً نوعی الیاف کربن است که سطح معینی از قطر الیاف (5 میکرومتر)، مدول و استحکام کششی را دارد، و این از سطح معینی از نظم نانومتری نشات می‌گیرد. اگر این الیاف با استحکام 5600 مگاپاسکال و مدول 276 گیگاپاسکال در کشور تولید شود کشور در زمینه الیاف کربن پایه پن به حد بلوغ خواهد رسید. در حال حاضر تولید الیاف با 7 میکرومتر قطر و سطح مدول و استحکامی که پایینتر از الیاف IM7 است محقق شده است.
الیاف کربن دنیایی بسیار وسیع دارد و بنا به ماده اولیه سازنده الیاف (اصطلاحاً پیش ماده) می‌تواند ساختار نانومتری و خواص متنوعی داشته باشند. از این رو شاید شمار الیاف کربن از تعداد انگشتان دست بیشتر باشد. در کاربردهای متداول امروزی الیاف کربن می‌تواند از پیش ماده‌های فیلامنتی رایون، پلی آکریلونیتریل و قیر مزوفاز(پیچ مزوفاز) شکل بگیرد.
امروزه برخی از کاربردها می‌طلبد که الیاف تحت عملیات حرارتی ویژه با کشش ظریف شود و ساختار آن به ساختار ایده‌آل گرافیت که حدود g/cm3 2.25 چگالی دارد[3] نزدیک شود. چگالی خاصیتی ماکرومتری است که نزدیک شدن ساختار به گرافیت را انعکاس می‌دهد. نقطه نهایی دست یافته شده توسط این الیاف با فرایند کشش، ابعاد میکرومتری است و الیاف کربن محدوده قطر زیر 10 میکرومتری دارند. الیاف کربنی که دماهای بالاتری دیده باشند ساختاری با درصد بالاتری از صفحات گرافیت دارند و معمولاً الیاف گرافیت عنوان می‌شوند.
زمانی که دو واژه کربن و گرافیت مورد استفاده قرار می‌گیرد یک تفاوت پایه‌ای بین این دو وجود دارد: آنالیز عنصری الیاف کربن پایه پلی اکریلونیتریل نشان می‌دهد که این الیاف بین 91 تا 94 درصد کربن دارد. اما الیاف گرافیت بالای 99 درصد کربن دارد. این تفاوت از این حقیقت نشات گرفته است که این دو الیاف در دماهای متفاوتی تولید می‌شود. الیاف کربن PAN یا پارچه آن در دمای 1320 درجه سانتیگراد تولید می‌شود در حالی که الیاف گرافیت در دماهای بین 1950 تا 3000 گرافیته می‌شود. اتفاقی که می‌افتد تحول نانوساختار به سمت گرافیت است[3].
الیاف گرافیت الیافی با درجه سختی بالاتر (مدول بالاتر) هستند. درجه سختی به تناسب میزان حضور ساختار گرافیتی بالاتر است. نخ گرافیت که ساختار کریستالی و نانومتری آن شبیه به صفحات موازی گرافیتی باشد، یک نخ ایده‌آل و در حال حاضر گران قیمت است.

4- چند نوع الیاف کربن

الیافی مانند الیاف پایه قیر (Pitch) ساختاری شبیه به گرافیت در حالت متقارن نسبت به مرکز الیاف دارد، و برای کاربردهای ویژه حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و کارایی آن در انتقال حرارت ده‌ها بار از سایر الیاف کربنی بالاتر است. چگالی الیاف قیر به بیش از g/cm3 2 رسیده است.
رایون الیافی پایه سلولزی است که قابل تبدیل شدن به الیاف کربن است. به دلیل مقطع چنبره‌ای شکل رایون که شبیه به مقطع ساقه کرفس و نزدیک به مقطع پنبه است، سطح تماس خوبی را در کامپوزیت‌های پلیمری بین الیاف و ماتریس ایجاد می‌کند و استحکام بین لایه‌ای مطلوبی را در کامپوزیت رقم می‌زند. به دلیل مسائل زیست محیطی الیاف رایون دیگر تولید نمی‌شود.
امروزه متداول‌ترین الیاف که مصرف آن از رایون و قیر به صرفه‌تر است الیاف پایه پلی اکریلونیتریل (یا پن) است. خود این الیاف بسته به شیوه تولید و ساختار کریستالی چند دسته مجزا است. امروزه انواع پن استحکام بالا، مدول متوسط و مدول بالا و مدول فوق العاده بالا وجود دارد که تفاوتشان عمدتاً در خواص مکانیکی است. در واقع الیاف کربن PAN با مهندسی ساختار نانومتری به استحکام و مدول الاستیسیته مطلوب در هر کاربرد می‌رسد. الیاف کربن پایه پن مدول بالا قطری در حدود 5 میکرومتر دارند و چگالی آنها حدود g/cm3 1.8 است.

5- کنترل ساختار نانومتری

در الیاف دما عامل بسیاری مهمی در شکل‌گیری ساختار نانومتری الیاف است. شکل زیر اثر دما در شکل گیری لایه‌ها را نشان می‌دهد.
filereader.php?p1=main_a2ef406e2c2351e0b
شکل 2 ارتباط نظم مولکولی در الیاف با دما و تغییرات ساختار[4]

filereader.php?p1=main_e45ee7ce7e88149af
شکل 3 تاثیر جهت‌گیری صفحات کریستالی در خواص گرافیت و نزدیک شدن آن به خواص مطلوب[4]

6- ساختارهای پیرولیتیک

ساختارهایی که از نشاندن گاز و اتم به اتم تولید می‌شوند ساختارهای پیرولیتیک نام دارند. ساختارهای پیرولیتیک از فرایندCVD تولید شده‌اند. گرافیت پیرولیتیک، کربن زجاجی(آمورف)، ویسکرهای کربنی، نانو الیاف کربنی رشد داده شده با بخار و فیلامنت‌های رشد داده شده با بخار روی کاتالیست در این دسته هستند که عمده این‌ها ساختارهای نزدیک به گرافیت را می‌سازند که چگالی آنها حدود g/cm3 2 است. یعنی نوع گرافیتی که با فرایند CVD تولید می‌شود، گرافیت با کیفیت و نظم بالا است[4].

7- کنترل نانوساختار الیاف کربن

برای درک صحیح کنترل ساختار نانوالیاف ابتدا کنترل ساختار در الیاف کربن را بررسی می‌کنیم. الیاف کربن در مقیاس‌های مختلف ساختار ویژه‌ای با طرح خاص دارند، این ساختارها از مقیاس‌های اتمی تا محدوده میکرومتر متفاوت است:
سطح اول سطح اتمی است که با چینش اتم‌های کربن در شبکه شش وجهی و دسته دسته شدن این لایه‌ها روی هم ایجاد شده است. ساختار پایه و واحد اولیه الیاف کربن، لایه گرافنی ناقصی است[5].
سطح دوم سطح نانومتری است که شامل واحدهای ساختاری تکرار شونده (Basic Structural Units=BSU) یعنی کریستال‌ها می‌شود، این ساختارها یک مشخصه گسترش جانبی به نام La و یک ارتفاع به نام Lc دارند که برای دسته لایه‌ها، چند دهم نانومتر است. از آن‌جا که الیاف کربنی به طور معمول متخلخل هستند و حفره‌های کشیده شده و سوزنی شکل آن‌ها حدود 10 نانومتر است، با این سطح نانومتری ارتباط دارند. این پارامترها با پرتوی ایکس (XRD) به عنوان مشخصه ساختار کربنی تعیین می‌شوند[6].

filereader.php?p1=main_7d0665438e81d8ece
شکل 4 نظم مولکولی موضعی در ترکیب کربن (بالا- راست) جهت گیری واحدهای ساختاری اولیه در عملیات حرارتی بالاتر(بالا-چپ) و تعیین میزان LC و Laدر دو ماده قابل گرافیت شدن و غیرقابل گرافیتی شدن [6]

سطح ساختاری سوم ابعاد 100 نانومتری است و ناهمگنی‌های بزرگ مثل ساختار پوسته و مغزی یا شکل سطح مقطع را نشان می‌دهد.
در این جا سطوح ساختاری را سطح به سطح تا ابعاد کامل رشته الیاف که در محدوده 10 میکرومتری است شرح می‌دهیم.

5-1- سطح اتمی

در سطح اتمی دو فاصله مهم تعریف شده است. یکی فاصله درون صفحه‌ای اتم‌های کربن که بسته به درجه نظم ساختار در حدود 0.14 نانومتر هستند و دیگری فاصله بین صفحات گرافنی که حدود 0.34 نانومتر می‌باشند. این فاصله هم به درجه نظم ساختار ارتباط دارد. فاصله واقعی بین لایه‌ای برای کربن‌های بی نظم به طور دقیق‌تر توسط فرانکلین تعیین شده است، d002=0.3440-0.0086(1-p2) که در آن p نسبت لایه‌های بی نظم است. شکل سلسله مراتب الیاف کربن در شکل آمده است[5]
filereader.php?p1=main_751d31dd6b56b26b2
شکل 5- پنج سطح ساختاری الیاف کربن. مقیاس اتمی: فاصله اتمی درون صفحه‌ایd10، فاصله صفحات گرافنی d002. سطح نانومتر، طول پراکنش یکپارچه(اندازه کریستالی)، La (بیرون صفحه‌ای)، و حفره‌های بین کریستالی. محدوده زیر میکرومتر، ساختار پوست و مغزی و طرح سطح مقطع. محدوده میکرومتری[5].

5-1-1- سطح 1 و 2 : سطح اتمی

به سبب جهت دار بودن گرافیت کربن گرافیتی ناهمسانی بالایی در خواص دارد؛ مدول کششی درون صفحه‌ای فوق بالای گرافیت با استحکام خیلی ضعیف عمود بر صفحات گرافن مشخصه این ناهمسانی هستند. نقص الیاف کربن کمک می‌کند تا بتوان ناهمسانی را تا حد بالایی کنترل و اصلاح نمود. این ویژگی ساختاری عیناً در خواص مکانیکی و الکتریکی و حرارتی هم منعکس می‌شود[5]. در الیاف کربن ساختار اولیه نظم کمتری دارد و به ساختار توربو استراتیک معروف است.

filereader.php?p1=main_faeac4e1eef307c2a
شکل 6- تفاوت ساختار توربواستراتیک در سمت راست با گرافیت در سمت چپ[6]

5-1-2- سطح سه، مرز نانومتری کوچک

در مرز نانومتری کوچک (که در شیمی مقیاس مزو عنوان می‌شود) ابعاد بین 2 تا 50 نانومتر است. در این ابعاد الیاف کرین از واحدهای ساختاری پایه یا همان کریستال‌ها و حفره‌های بین این واحدها تشکیل شده‌اند.
ابعاد و نظم این کریستال‌ها با تکنیک‌هایی مثل XRD ، TEM، تفرق رامان، یا AFM قابل دسترسی است. یکی از تکنیک‌های جدید برای استخراج ابعاد BSU، اندازه‌گیری تصاویر مرز‌های شبکه در TEM است. ابعاد درون لایه‌ای La اندازه‌گیری شده با TEM معمولاً بزرگتر از آن در XRD است. اما نتایج Lc برای XRD با هم انطباق دارد. این حالت هم برای الیاف پایه پن از الیاف پایه قیر مشهودتر است[5].

5-1-3- سطح چهار، محدوده بالاتر از نانومتر

در محدوده بالای نانومتر، دو سطح ساختاری مشاهده شده است، یک ساختار پوسته و مغزی، به ویژه در الیاف PAN، و یک ساختار سطح مقطعی که تصادفی نیست و می‌تواند ساختار منظم شعاعی، شعاعی خم شده، تصادفی یا پیازی به ویژه برای الیاف داشته باشد. معمولاً از آنالیز TEM برای بررسی ساختار هسته و پوسته استفاده می‌شود. در الیاف PAN با دمای بالای تولید 2500 درجه سانتیگراد نظم بالاتر و کریستال‌های بزرگتری در ناحیه پوسته الیاف کربن نسبت به مغزی بی نظم تر مشاهده شده است. اما تفاوت ساختار بالایی بین پوسته و هسته با تغییر زمان اکسیداسیون در دماهای پایین عملیات حرارتی 1500 درجه سانتیگراد دیده نشده است.

5-2-4- سطح پنج، محدوده ده میکرومتر

الیاف کربن معمولاً قطری بین 5 تا 15 میکرومتر دارند. با اینکه امکان تولید الیاف در محدوده متنوع قطری وجود دارد، اما قطر فعلی الیاف برایند ملاحظه مسائلی چون استحکام شکست بالا (با کاهش قطر افزایش می‌یابد)، ریسک کمتر برای سلامت (نظیر آنچه در مورد آزبست است، قطرهای کمتر مخاطرات سلامت دارند) و قابلیت فرایندی بهتر در ساخت صنعتی است.

8- سختی و استحکام الیاف کربن

مدول یانگ بالای الیاف کربن نتیجه اتصال فوق محکم پیوند sp2 صفحات گرافن در کریستال‌ها است. مقدار 1.02±0.02 TPa برای مدول صفحه‌ای این لایه‌ها با روشهای دینامیک و استاتیک برای گرافیت پیرولیتیک و1.14±0.01 برای کریستالهای بزرگ نانومتری در الیاف کربن به دست آمده است. نتایج به دست آمده برای نانولوله (1.1 TPa روش تست استاتیک، و 1.25 TPa با روش دینامیک) و تک لایه گرافن (1.0±0.1 TPa) نزدیک به این رقم است. با این حال مقادیر به دست آمده برای گرافن و نانولوله اختلاف زیادی در مقالات دارند[5].

9- کنترل ساختار نانوالیاف کربن

نانوالیاف کربن با نام پیروگرافIII در محدوده 65 تا 200 نانومتر قطر دارند و طول آنها از محدوده 100 میکرومتر تا چند سانتیمتر گسترده شده است. ساختار نانوالیاف کربن در مقایسه با الیاف کربن ناخالصیهای گرافیتی کمتری دارد و استقرار لایه های گرافنی حول محور الیاف مطلوب تر می باشد. مزیت این نوع استقرار ضعف اتصال بین لایه های گرافن و کم بودن سطوح فعال در سطح الیاف است که الیاف را از اکسید شدن باز می‌دارد.
نانوالیاف کربن بعد از تولید توسط فرایند CVD برای کنترل نانوساختار عملیات حرارتی می‌شود. جدول زیر مشخصات نانوالیاف کربن بعد از تولید و بعد از عمیات حرارتی در 3000 درجه سانتیگراد را نشان میدهد. خواص نانوالیاف به وضوح بهبود یافته است.

جدول 1- خواص نانوالیاف کربن قبل و بعد از عملیات حرارتی[7]

filereader.php?p1=main_cb9bba15444aa6e2a
10- بحث و نتیجه‌گیری

تولید نانوالیاف به تنهایی فایده ندارد و مهم‌تر از تولید نانوالیاف کنترل دقیق ساختار نانومتری این الیاف است. تا کنون صدها نوع الیاف تولید شده است که می‌توان گفت مهمترین آنها الیافی بوده است که ساختار نانومتری کنترل شده‌تری داشته است. این کنترل با شیمی مولکول‌ها، با فرایند تولید، با عملیات بعد از تولید کنترل شده است و الیافی نظیر کولار، کربن و پلی اتیلن فوق مستحکم را تولید کرده است. در این مقاله نانوساختار الیاف کربن و شیوه تغییر مولفه‌های ساخت این الیاف بررسی شد. الیاف کربن دارای چند سطح ساختاری متفاوت است که از ابعاد اتمی آغاز شده و ابعاد میکرومتری ختم می‌شود. خواص الیاف کربن متاثر از جهت‌گیری کنترل شده خواص صفحات ناهمسان گرافیت در جهت محور آن است. این خواص با دمای گرافیتاسیون و شرایط فرایندی در نانوالیاف کنترل شده و خواص اولیه را متحول کرده است.



منابـــع و مراجــــع

Ashby, M.F., Materials Selection In Mechanical Design Fourth Edition. 2011

William G. Wilson, P.E.C., and James L York. Recent Advances In Graphite/Epoxy Motor Cases. in 1993 JANNAF Propulsion Meeting 1993. Chemical Propulsion Information Agency

Schwartz, M.M., Encyclopedia of Materials, Parts, and Finishes. 2002, CRC Press

Park, S.-J., Carbon Fibers. 2015, Inha University, Incheon, Korea: Springer.

Bansal, N.P. and J. Lamon, Ceramic Matrix Composites Materials, Modeling And Technology. 2015: p. 25-35

Bertran, X., Comportement en milieu oxydant d'un composite carbone/carbone pour applications structurales entre 150 et 400c dans l'a'eronautique civile. 2014

Koo, J., L. Pilato, and G. Wissler, Nanomodified Carbon/Carbon Composites for Intermediate Temperature. 2007, DTIC Document