محققان این دانشگاه با کمک نظریه جدید خود موفق شدند برخی ویژگی های مهم نانولوله های کربنی را با دقتی کوانتومی محاسبه کنند و همچنین توانستند به حقایقی جدید درباره نانولوله های کایرال دست یابند.
بیش از دو دهه است که نانولوله های کربنی در سطح وسیعی مورد توجه دانشمندان و محققان دنیا قرار گرفته و حجم قابل توجهی از مطالعات را به خود اختصاص داده اند.
استاد دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی شریف با اشاره به خواص منحصر به فرد الکترونیکی، الکتریکی، مکانیکی و حرارتی این مواد می گوید: نانولوله های کربن که قطری در حدود یک صد هزارم تار مو دارند، استحکامی چند صد برابر فولاد از خود نشان میدهند.
به گفته دکتر حسین محمدی شجاع، هدایت الکتریکی نوع رسانای نانولوله های کربنی تا هزار برابر مس گزارش شده و هدایت حرارتی آنها نیز تقریبا 10 برابر مس است.
وی ظهور این مواد را راهگشای بسیاری از دانشمندان در رشته های مختلف برای پیشبرد پژوهش هایشان دانسته و می افزاید: تا به امروز، کاربردهای فراوانی در حوزه های گوناگون برای نانولوله های کربنی پیشنهاد شده است که از جمله می توان به تسلیح کامپوزیت های پرمقاومت، پیلهای سوختی، میکروسکوپ های نیروی اتمی و حتی کاربردهایی در پزشکی همچون دارو رسانی به بافت های سرطانی اشاره کرد.
**یک تئوری تحلیلی برای مسئله ای سخت
پیش بینی بسیاری از رفتار های نانولوله های کربنی تاکنون با استفاده از روش های شبیه سازی انجام می شد که برای این کار نیاز به رایانه های پرسرعت بود تا به مدت طولانی مسائل را پردازش کنند، ضمن آنکه این روش ها درک و فهم تحلیلی از واقعیت های فیزیکی درون ماده را برای محققان فراهم نمی کرد.
اما یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه صنعتی شریف موفق شده است نظریه تحلیلی جدیدی را تدوین کند که نه تنها فرمولاسیون آن به صورت گام به گام با فیزیک مسئله انطباق دارد بلکه برای اولین بار، اثرات توأمان رفتار غیرخطی ماده و نیز هندسه غیر خطی ناشی از تغییر شکل های بزرگ به وجود آمده در بارگذاری های مکانیکی در این نظریه لحاظ شده است.
دکتر محمد رسول دلفانی همکار پروژه جزئیات دیگری از این مطالعات را اینگونه تشریح می کند: براساس این مطالعات که تماما مبتنی بر مفاهیم مکانیک محیط های پیوسته بوده و در عین حال دارای دقت کوانتومی برای توصیف پاسخ نانولوله های کربنی به انواع شرایط بارگذاری مکانیکی هستند، نانولوله کربنی به عنوان ماده ای هایپر الااستیک با رفتار غیر خطی مدل می شود.
مواد هایپر الاستیک، موادی هستند که می توانند در مقابل نیروها و بارهای وارده از خود انعطاف زیادی نشان دهند که این رفتار تناسبی غیر خطی با بار دارد.
**چرخش خود به خودی نانولوله های کربنی کایرال و چرخش آنها در بارگذاری های غیر پیچشی
یکی از مسائل مهم در نانو لوله ها به دست آوردن ویژگی های مورفولوژیکی این مواد است که تاثیر به سزایی در خواص مکانیکی و الکترونیکی آنها دارد و یکی از مسائل مهم در این موضوع پدیده ای به نام چرخش خود به خودی است که پیشتر چندان بدان توجهی نشده بود.
دلفانی در این باره می گوید: یکی از شناخته شده ترین مثال ها از تأثیر ویژگی های مورفولوژیکی، اثر زاویه کایرالیتی نانولوله ها بر رسانایی آنهاست که اتفاقا مطالعات ما نشان می دهد که ارتباط مستقیمی میان زاویه چرخش خود به خودی و زاویه ی کایرالیتی نانولوله ها وجود دارد.
وی می افزاید: نکته درخور توجه آن است که در این مطالعات روابط حاکم بر زاویه چرخش به وجود آمده به واسطه اعمال بار محوری و یا فشار داخلی درون نانولوله نیز به دست آمد؛ چرخشهایی که تحت اثر اعمال بارهایی غیر از بارهای پیچشی ایجاد میشوند.
همچنین بنا به گفته مسئولان این پروژه، فرمول بندی ارائه شده در تئوری تدوین شده، آشکار می سازد که مسأله نانولوله های کایرال مشخصا در حالتی که تحت اثر هیچ گونه بار خارجی نیستند، بدون در نظر گرفتن چرخش خود به خودی، خوش تعریف نیست و بدین ترتیب، برای اولین بار وجود چنین پدیده ای با یک رویکرد تحلیلی به اثبات می رسد.
به گزارش ایرنا از دانشگاه صنعتی شریف، پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف با انتشار 3 مقاله در معتبرترین نشریات علمی پژوهشی جهان سعی دارند، راه جدید خود برای تحلیل رفتار یکی از عجیب ترین مواد تولید شده در جهان را به دانشمندان معرفی کنند.