مدیران خودروعصر اعتبار

گرافن ۳ بعدی دانشگاه MIT ده برابر قوی تر از فولاد است

عصر ساختمان- شاید باورکردنی نباشد اما گرافن یکی از خارق العاده ترین موادی است که موفق شده تاکنون تغییرات بسیار زیادی را در جهان ما ایجاد کند. بهره گیری انسان از گرافن سبب شده تا اهمیت ساخت و بهره برداری از این ماده دوچندان شود. در این مطلب به بررسی گرافن ۳ بعدی دانشگاه MIT که ده برابر قوی تر از فولاد است می پردازیم. در ادامه با ترنجی همراه باشید.

گرافن ۳ بعدی دانشگاه MIT ده برابر قوی تر از فولاد است
نسخه قابل چاپ
سه شنبه ۲۱ دی ۱۳۹۵ - ۱۸:۳۱:۰۰

به گزارش پایگاه خبری «عصرساختمان» به نقل از اینگجت، شبکه مولکولی هگزاگونال (شش ضلعی) و منحصر به فرد گرافن سبب شده تا مقاومت و استحکام این ماده بی نظیر از بسیاری از فلزات سخت مانند آهن و فولاد به طور چشمگیری بیشتر باشد. گرافن ماده ای متشکل از شبکه ای منظم کربنی است که به دلیل ساختار و چیدمان خارق العاده اتم هایش دارای قابلیت ها و ویژگی های باورنکردنی است. از قابلیت رسانش فوق العاده زیاد گرفته تا مقاومت بسیار بالا همه و همه از شگفتی های این ماده بی نظیر هستند. موسسه تحقیقاتی ماساچوست (Massachusetts) در آخرین آزمایش های خود موفق به تولید گرافن شدند. این گرافن 5 درصد چگال تر از فولاد بوده و 10 برابر قدرتمندتر از تمام فلزات شناخته شده است.

گرافن 3 بعدی دانشگاه MIT ده برابر قوی تر از فولاد است
محققان دانشگاه MIT نیز با تولید گرافن 3 بعدی خود رازهای شگفت انگیزی را در مورد این ماده آشکار کردند. دانشمندان با استفاده از مدل سازی های بسیار دقیق کامپیوتری، نمونه ای 3 بعدی از یک گرافن صورتی رنگ را تولید کردند و سپس با انجام تست های فشار مختلف، میزان تحمل نیرو توسط این گرافن 3 بعدی را اندازه گیری کردند. نحوه طراحی و شکل گرافن در این مرحله بسیار حائز اهمیت است چراکه شیوه قرارگیری صفحات گرافن یکی از اصلی ترین معیارها برای سنجش میزان تحمل گرافن در برابر نیروهای خارجی از جمله فشار است. ماهیت متخلخل گرافن 3 بعدی دانشگاه MIT بدان معنی است که این گرافن به لطف بهره گیری از سطوح کربن زیاد می تواند فشار را بین لایه های اتمی خود به طور یکنواخت تقسیم کرده و بدین صورت نیروهای بسیار زیادی را تحمل کند. این گرافن به دلیل شیوه ساخت و بهره گیری از طراحی کاملاً هوشمندانه، از وزن بسیار پایینی برخوردار است.

مکعب سه بعدی این گرافن به نحوی طراحی شده که در مقایسه با سایر گرافن های مکعبی ساخته شده از استحکام و مقاومت بیشتری برخوردار است. به عنوان مثال، گرافن های مکعبی شکل قبلی از دیواره ها و صفحات ضخیم تری استفاده کرده بودند که این موضوع علاوه بر افزایش وزن گرافن، پایداری ساختمان گرافن را  به طور چشمگیری کاهش داده بود. در نمونه ای دیگر که گرافن مکعبی از صفحات نازک تری ساخته شده بود، مقاومت در برابر فشار و انعطاف پذیری بسیار کاهش یافته و گرافت تحت بارگذاری های ناچیز در هم می پاشید. محققین MIT دلیل رخ دادن چنین اتفاقاتی را این چنین بیان کردند که دیواره های نازک گرافن مکعبی به دلیل ماهیت ساختاری خود می توانند تحت تأثیر نیروهای خارجی به تدریج دچار تغییر شکل شوند اما گرافن های مکعبی با صفحات ضخیم، تحت فشارهای خارجی به یک باره دچار تغییر شکل و درنهایت شکست می شوند.

یکی از مهندسان عمران و محیط زیست دانشگاه MIT تأثیر طراحی و نحوه ساخت گرافن را این گونه تشریح می کند:

اگرچه جنس مواد و ساختار اتمی و مولکولی آن ها در تعیین میزان مقاومت و تحمل نیروهای خارجی بسیار اهمیت دارد اما عاملی که بدون استفاده بهینه از آن هیچ ماده ای تحمل فشار را نخواهد داشت، طراحی و هندسه اجسام ساخته شده از  آن ماده است. تأثیر هندسه و طراحی مواد در میزان مقاومت آن ها در برابر انواع نیروها به قدری زیاد است که تمرکز اصلی متخصصان و کارشناسان ما برای تولید گرافن های 3 بعدی بر روی این بخش طراحی و شکل گرافن است. بدین ترتیب می توان خلأهای مولکولی مواد را با استفاده از یک طراحی هوشمندانه و بهینه به طور شگفت انگیزی برطرف نمود.

با توجه به ویژگی های منحصر به فرد گرافن، می توان از این ماده در بسیاری از زمینه های مختلف استفاده کرد. به عنوان مثال می توان بر روی ساختار مواد فلزی یا پلیمری، پوششی از انواع گرافن ها قرار داد و سپس با حذف ماده پایه (فلز یا پلیمر)، سازه ای کاملاً گرافنی با وزن بسیار پایین و مقاومت بسیار بالا خلق نمود. دانشمندان دانشگاه MIT بر این باورند که از گرافن در هر نقطه از سازه های بزرگ مانند انواع پل های بتنی، سیستم های تصفیه آب و حتی فرایندهای شیمیایی استفاده کرد.

برچسب ها
پورسعیدخلیلی
پربازدیدترین های ۲ روز گذشته
    پربازدیدترین های هفته
      رویداد ها در یک نگاه
      • ساختمان فردا ۴
      • ساختمان فردا ۳
      • ساختمان فردا ۲
      • نشریه ساختمان فردا ۱
      • شماره ۱۷ و ۱۸
      • ۰
      • ۰
      • هفته نامه
      • ۰
      آخرین بروزرسانی ۲ ماه پیش
      آرشیو