حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده خبر

عملکرد و کاربرد بی‌نظیر اسفنج کربنی به دست آمده از چوب

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۰۹/۲۲ تعداد بازدید : ۹۲
تعداد رای : ۰
مهندسان دانشگاه مریلند (UMD) برای اولین بار نشان دادند که می‎توان چوب را به‌طور مستقیم به اسفنج کربنی تبدیل کرد. اسفنجی که در برابر فشارهای مکانیکی تکرارشونده و سنگین، استقامت بالایی دارد.

اسفنج کربنی به دست آمده از چوب توسط مهندسان دانشگاه مریلند، محدودیت‌های سایر اسفنج‌های کربنی مشابه را ندارد و نسبت به آن‌ها ارزان‌تر، ساده‌تر و پایدارتر است. این اسفنج می‌تواند در موارد مختلفی مورد استفاده قرار گیرد. ذخیره‌سازی هیدروژن (به‌عنوان مثال باتری)، پاک‌سازی آلودگی، دستگاه‌های الکترونیکی و سنسورها از موارد استفاده از این اسفنج‌هاست.

بیشتر اسفنج‌های سبک وزن معمولا از مواد فسیلی تجدیدناپذیر تولید می‌شوند و با فرآیندهای تولید پیچیده‌ای که شامل چندین مرحله است به دست می‎آیند. در ضمن در تولید این نوع اسفنج‌ها از مواد شیمیایی ناسازگار با محیط‌زیست نیز استفاده می‌شود. در مقابل، محققان UMD از یک فرآیند شیمیایی ساده برای تبدیل چوب بالسا به اسفنج کربنی استفاده کرده‌اند. انتخاب این چوب بر مبنای زیست‌توده بودن آن است، چراکه هم فراوان و هم تجدیدپذیر می‌باشد.

لیانگ بینگ هو، دانشیار دانشگاه UMD اظهار داشت: "نتایج ما نشان می‌دهد چوب بالسا که تراکم پذیر نیست را می‌توان با یک فرآیند شیمیایی و فرآیند کربونیزاسیون به ماده‌ای با تراکم‌پذیری بالا، مقاوم در برابر خستگی و حساس نسبت به پاسخ‌های الکتریکی تبدیل کرد. این ویژگی‌ها، برتری این ماده به مواد کربنی تراکم‌پذیر موجود را نشان می‌دهد."

هو و همکارانش به ساختاری از اسفنج کربنی چوب دست یافته‌اند که انعطاف‌پذیر بوده و درعین‌حال سخت است. آن‌ها برای از بین بردن ساختار سخت همی سلولز و بافت لیگنین که ساختار طبیعی دیواره سلولی چوب بالسا را حفظ می‌کند، از مواد شیمیایی رایج استفاده نمودند. سپس بعد از عملیات شیمیایی، چوب را تا دمای  1000 درجه سانتی‌گراد حرارت دادند تا مواد ارگانیک آن به کربن تبدیل شود.

چوب کربونیزه شده معمولی که تنها از مرحله گرمایی و بدون اصلاحات شیمیایی حاصل می‌شود، بسیار شکننده است، به‌طوری‌که با یک نیروی معمولی به خاکستر تبدیل می‌شود. اما اسفنج کربنی چوب تحت فشار سنگین و تا حدود 10000 آزمایش متوالی، مقاومت نموده و خاصیت ارتجاعی خود را حفظ کرد. چنین عملکردی در ابتدا سبب شگفت‌زدگی تیم تحقیقاتی شد.

چااوجی چن، محقق مقطع پسادکتری عنوان کرد: "روش ما برای تولید اسفنج کربنی چوب منحصر به فرد است زیرا ما ساختار چوب را حفظ می‌کنیم. این امر باعث می‌شود تا اسفنج کربنی چوب تراکم‌پذیر شده و در برابر استرس مقاوم باشد و این بدان معناست که اسفنج کربنی ما در بین مواد کربنی تراکم‌پذیر و سبک بهترین عملکرد را دارد."

پس از انجام آزمون‌های مکانیکی و الکتریکی بر روی اسفنج، محققان توانستند با تست اولیه از آن در سنسور کششی و تجهیزات ورزشی و مراقبتی به کیفیت مطلوب دست یابند.

محققان معتقدند که این محصول می‌تواند در دستگاه‌های تصفیه آب و ذخیره انرژی و فناوری‌هایی مانند ابررساناها و باتری‌هایِ قابل شارژ استفاده شود. طبق اظهارات هو "کاربردهای فراوان این ماده نشان می‌دهد که تا چه اندازه یافتن پتانسیل‌های پنهان در مواد طبیعی مانند درخت‌ها ارزشمند است."

با توجه به ارزان و قابل دسترس بودن منبع این ماده و با در نظر گرفتن کاربردهای فراوان این محصول، شرکت‌های پیشرو در این زمینه می‌توانند با بومی کردن این فناوری، قدم بزرگی جهت رشد و توسعه خود و صنعت بردارند.

 

منبع : Nanowerk

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)