@aerospacetalk
نمایش نتایج: از شماره 1 تا 1 , از مجموع 1

جستار: فنآوری نانولوله های کربنی در ساخت سازه هواپیماها

  1. #1
    Air Commodore
    تاریخ عضویت
    Sep 2012
    محل سکونت
    ایران Varna
    نوشته ها
    2,229
    سپاسگزاری
    19,223
    سپاسگزاری شده : 21,000 بار در 2,233 پست
    قدرت امتیازدهی
    224
    Array

    پیش فرض فنآوری نانولوله های کربنی در ساخت سازه هواپیماها

    درود بر ایران و ایرانیان آریایی

    برافراشته باد درفش سرافراز کاویانی





    بیگ بنگ :

    لایه ای از نانولوله های کربن به ضخامت یک ورق کاغذ توسط گروهی از محققان در آمریکا ساخته شده است که میتواند مواد ترکیبی به کار رفته در بال ها و بدنه ی هواپیما را بدون نیاز به کوره های بزرگ صنعتی پخته و محکم کند.

    به گزارش بیگ بنگ به نقل از انجمن فیزیک ایران، این لایه را میتوان به صورت لوله شده درون قطعات صنعتی قرار داد تا به واسطه ی رسانایی، گرمایی یکنواخت، قابل کنترل و موثر را به آن انتقال دهد. وقتی لایه به منبع نیروی الکتریکی وصل شود، گرمای آن پلیمر را تحریک به سفت شدن میکند. به گفته ی محققان، این تکنیک قاعدتاً باید بتواند به طور سر راست تر و با صرف انرژی کمتر روشی برای ساخت هر ترکیب صنعتی فراهم کند.
    قطعات بزرگ صنعتی نظیر بال های هواپیما اغلب از مواد ترکیبی ساخته میشوند که شامل چندین لایه اند و باید به هم متصل شوند. طریقه ی وصل قطعات نوعاً شامل پختن آن ها در دماهای بالا در کوره های گران قیمت و غیرقابل حملی است که به اتوکلاو مشهورند. حرارت دادن قطعات چند متری تا دمای چند صد درجه در اتوکلاو- دستگاه صنعتی بزرگی که از فشار و دمای بالا برای پردازش مواد استفاده میکند- فرآیندی است با بازده انرژی کم زیرا خود کوره ها قبل از انتقال حرارت به قطعات از طریق همرفت باید گرم شوند و به این ترتیب مقادیر عظیمی از انرژی را تلف میکنند.

    فراتر از کوره

    سیت کسلر رئیس شرکت طراحی متیس در بوستون، یک شرکت وابسته به مرکز فناوری ماساچوست (MIT)، توضیح میدهد که انگیزه ی استفاده از نانولوله های کربنی (CNTها) به عنوان میکرو گرمکن های رسانا بر مبنای مطالعات پیشین بوده است. این گروه با همراهی محققان دانشکده ی هوانوردی و کیهان نوردی در MIT، میکرو گرمکن هایی با پایه ی CNT ساخته است که میتوان آنها را به طور موثری در هر سطح دلخواه لوله کرد تا گرمایش مستقیم به وجود آورد.
    کسلر میگوید «ما از گرمایش پایدار بر مبنای نانولوله های کربنی برای کاربردهای ضدیخ استفاده کرده و سپس به دنبال امکان استفاده از همین اصل برای پختن بوده ایم.
    با روش «خارج-از- کوره ی» این گروه استفاده از اتوکلاوها به کلی کنار گذاشته میشود لذا اجازه میدهد مواد ترکیبی را بدون توجه به اندازه یا شکلشان و فارغ از دسترسی داشتن به یک اتوکلاو نزدیک، به طور موثری حرارت داد. میکرو گرمکن های مشابهی به طور تجاری موجود هستند اما پژوهشگران هشدار میدهند که «این کار به سادگی خریدن ماده و فشردن آن بر روی سطح دلخواه نیست». بلکه برای هر پروژه ی پختن، مهندسی دقیقی لازم است تا مقاومت و مسیرهای عبور جریان مناسب را تعیین کرد.






    پخته شدن تا کمال: ردیف چیده شده از نانولوله های کربن



    یک میان ماده ی نازک

    محققان به سرپرستی برایان واردل Brian Wardle، ابتدا شبکه ای(mesh) از CNT های به صف شده را ایجاد کردند که در آن هر نانولوله حدوداً ۴۰۰ میکرون طول داشت. به صف کردن نانولوله ها پایداری الکتریکی بهتر را تضمین میکرد. این کار ضروری بود زیرا جریان باید از درون شبکه میگذشت تا در اثر مقاومت گرما ایجاد کند.
    آنگاه تیم تحقیقاتی یک شبکه مسی به آن اضافه کرد تا رابط های الکتریکی به وجود بیاید و همینطور لایه ای سطحی و ترکیبی افزود تا از عایق بندی الکتریکی اطمینان حاصل کند. واردل و گروهش نمونهای از این لایه با اندازه ای در حدود تمبر پستی را روی یک ترکیب تجاری ورقه شده که در صنعت هوا فضا به کار میرفت امتحان کردند. آن ها یک منبع تغذیه v30 را مستقیماً به دو الکترود میکرو گرمکن وصل کرده و ولتاژ ورودی را طوری تنظیم کردند که با تغییر دمای لایه، منجر به پخت کامل شود.

    «ما متوجه تفاوتی در حدود ۱۰۰۰ برابر در انرژی مصرف شده برای پختن شدیم که منجر به کاهش هزینه ی ۵۰% در تولید نهایی قطعه میشود»، این را کسلر میگوید. با وجود اینکه گروه تنها بخش کوچکی از شبکه را امتحان کرده است اما به عقیده ی پژوهشگران، بزرگ کردن اندازه ی شبکه برای پوشش کل بال هواپیما دشوار نخواهد بود. کسلر عنوان میکند که «هرچه قطعه بزرگتر باشد، جریان امکان بیشتری دارد تا به حالت یکنواخت برسد. تا زمانی که شار جریان هوشمندانه طراحی شده شود، اندازه ی قطعه تاثیری نخواهد داشت».

    علاوه بر این، چگالی سطحی فوق العاده کم این لایه (۵-۱۰ gr/m2) بدان معناست که میتوان آنها را بعد از اتمام حرارت به سادگی روی ماده باقی گذاشت بدون اینکه نگران وزن اضافی باشیم. کسلر به physicsworld.com گفت که با باقی گذاشتن لایه در محل، میتوان از قابلیت های چندگانه دیگری مانند آشکار سازی آسیب دیدگی بر اساس تغییرات مقاومتی استفاده کرد.
    از آنجایی که ترکیب های مختلف برای ذوب شدن به دماهای مختلف نیاز دارند، پژوهشگران همچنین اینکه لایهی CNT در عمل تا چه حد بدون آسیب دیدگی میتواند گرم شود را بررسی کردند. گروه متوجه شد که نقطه ی تخریب این لایه در بیش از ۵۳۷ درجه سانتی گراد است. به عنوان مقایسه باید گفت که بالاترین دمای لازم برای سخت شدن برخی از پلیمرهای هواپیما تا ۳۹۹ درجه سانتی گراد است.
    واردل میگوید «ما تا آن دماها میتوانیم فعالیت کنیم یعنی ترکیبی وجود ندارد که قادر به پردازش آن نباشیم. این موضوع حقیقتاً همه ی مواد پلیمری را مشمول این فناوری میکند».

    محققان هم اکنون با همکاری صنعت درصددند تا راه هایی را برای گسترش فناوری مذکور به منظور تولید ترکیبهای به حد کافی بزرگ برای ساخت بالها و بدنه ی هواپیما بیابند.


    این پژوهش در Applied Materials Interfaces شرح داده شده است.


جستارهای مشابه

  1. شبیهسازی رفتار الکترون در نانولولههای کربنی
    توسط Maryam Mehri در انجمن فیزیک کیهانی
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: 04-03-2013, 21:03
  2. ساخت ارابه فرود برای هواپیماها
    توسط pma2411tf در انجمن ساخت و تولید
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: 18-12-2012, 08:34
  3. کامپوزیت ها یا چند سازه های مصنوعی
    توسط rossoneri در انجمن سازه های هوافضایی
    پاسخ ها: 2
    آخرين نوشته: 16-09-2010, 21:38
  4. کشف ملکول های بزرگ کربنی در فضا
    توسط emint در انجمن فیزیک کیهانی
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: 23-07-2010, 12:05
  5. سازه هواپیماهای جنگنده
    توسط sina_2006_p در انجمن مهندسي هوافضا
    پاسخ ها: 0
    آخرين نوشته: 27-10-2009, 12:53

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید جستار جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان فرستادن پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست در نوشته خود ضمیمه کنید
  • شما نمیتوانید نوشته های خود را ویرایش کنید
  •