تاریخ انتشار: ۱۰:۳۰ - ۰۱ خرداد ۱۳۹۹

افزودن گرافن به فیبر کربن باعث افزایش استحکام و کاهش هزینه می‌شود

محققان در مطالعه‌ای جدید دریافتند که افزودن گرافن به فیبر کربن باعث مستحکم‌تر و سخت‌تر شدن آن می‌شود؛ درحالی‌که قیمت نهایی تجهیزات ساخته شده از فیبرکربن را کاهش می‌دهد.
افزودن گرافن به فیبر کربن باعث افزایش استحکام و کاهش هزینه می‌شود
اقتصاد۲۴ -فیبر کربن یکی از موادی است که به دلیل استحکام و سختی فوق‌العاده با وزن نسبتا کم، برای ساخت دوچرخه، خودرو و هواپیما‌های پیشرفته استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید:شکایت از تسلا به دلیل محیط کار نژادپرستانه
هزینه‌ی بالای تولید، محدودیت اصلی پذیرش گسترده‌ی فیبر کربن در صنعت است؛ با این حال تیمی از دانشمندان دریافتند که اضافه کردن مقدار کمی گرافن به مخلوط تولید، می‌تواند کلید اصلی برای مقرون‌به‌صرفه‌تر کردن فیبر کربن باشد. دانشمندان می‌گویند که افزودن گرافن احتمالاً حتی باعث قوی‌تر و هم‌زمان سخت‌تر شدن فیبر کربن نیز می‌شود.

بنظر می‌رسد هزینه‌ی تولید فیبر کربن حدود ۱۵ دلار برای هر پوند (۰/۴۵ کیلوگرم) است و محققان با اعلام موفقیت جدید، امیدوار هستند که روزی این رقم را به ۵ دلار کاهش دهند. این تیم تحقیقاتی متشکل از دانشمندان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، دانشگاه ویرجینیا و آزمایشگاه ملی اوک ریج، قصد دارند با اعمال تغییراتی در روند گران‌قیمت تولید فیبر کربن، به این هدف دست پیدا کنند. هدف نهایی این تیم، تبدیل فیبر کربن به گزینه‌ای مناسب برای تولید انبوه خودرو است.

آدری ون دوین، استاد مهندسی شیمی و مکانیک در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا در این زمینه گفت:

اگرچه الیاف کربن از ویژگی‌های بسیار خوبی برخوردار هستند، قیمت خودرو‌هایی را که هم‌اکنون با آن‌ها ساخته می‌شوند، به میزان زیادی افزایش می‌دهند. اگر شما بتوانید دستیابی به این ویژگی‌ها و ساخت الیاف فیبر کربنی را آسان‌تر کنید، می‌توانید خودرو‌هایی بسازید که به میزان قابل توجهی سبک‌تر هستند و هزینه‌ی آن‌ها را کاهش داده و در نهایت آن‌ها را ایمن‌تر کنید.

یکی از دلایل اصلی گران‌قیمت بودن فرایند ساخت فیبر کربن این است که از پلیمر گران‌قیمتی به‌نام پلی آکریلونیتریل یا PAN تولید می‌شود. این پلیمر، حدود ۵۰ درصد از هزینه کلی تولید فیبر کربن را به خود اختصاص می‌دهد و به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد. بیشتر این هزینه‌ها به دلیل دمای بسیار بالای مورد نیاز برای تبدیل پلیمر به رشته‌های طولانی و قوی اتم‌های مبتنی بر کربن است.

فرایند یادشده با گرم کردن الیاف PAN در دمای ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد به منظور اکسیداسیون آن‌ها آغاز می‌شود و تا رسیدن به دما‌های بین ۱،۲۰۰ تا ۱،۶۰۰ درجه سانتیگراد ادامه می‌یابد تا تقریبا تمام اتم‌های غیرکربنی باقیمانده تبدیل شوند. سپس حرارت دادن بیشتر تا ۲،۱۰۰ درجه سانتیگراد، به مولکول‌های باقیمانده در این مواد آرایش می‌دهد تا منجر به ساخت الیاف فیبر کربن سخت و محکم شود.

تیم تحقیقاتی در حال بررسی چگونگی ورود سایر مواد به مخلوط برای اطمینان از وابستگی به PAM بودند تا این فرایند را کارآمدتر کرده و احتمالاً موادی با کارایی بالاتر تولید کنند. این تیم ازطریق آزمایش‌ها خود دریافتند که اضافه کردن مقدار کمی گرافن (تن‌ها ۰/۰۷۵ درصد غلظت نسبت به وزن مخلوط) به مرحله‌ی اول این روند نتایج چشم‌گیری به‌همراه داشت.

افزودن گرافن منجر به تولید الیاف فیبر کربنی شد که دارای ۲۲۵ درصد استحکام بیشتر و ۱۸۴ درصد سختی بیشتر نسبت به الیاف فیبر کربن استاندارد بود. طبق تجزیه و تحلیل تیم تحقیقات، چنین نتایجی به این دلیل است که ساختار مسطح گرافن، مولکول‌های موجود در PAN را با استحکام بیشتری آرایش می‌دهد، درحالی‌که PAN نیز در اطراف لبه‌های گرافن متراکم می‌شود.

آدری ون دوین می‌گوید:

ما آزمایش‌هایی را در مقیاس‌های مختلف به هم مرتبط کردیم تا نشان دهیم که این فرایند به خوبی کار می‌کند. آزمایش‌ها دلیل موجهی در مقیاس اتمی به ما داد که چرا این نوع مواد افزودنی به خوبی کار می‌کنند. این دانش به ما امکان می‌دهد فرایند را بیشتر بهینه کنیم.

با وجود افزایش خیره‌کننده‌ی عملکرد، تیم تحقیقاتی از امکاناتی که این روش جدید کارآمد می‌تواند دراختیار قرار دهد، هیجان‌زده هستند. درحالی‌که افزودن گرافن به فیبر کربن تا حدی هزینه‌ی تولید را کاهش می‌دهد، این تیم در حال بررسی سایر مواد اولیه ارزان‌تر برای استفاده در مخلوط است. در نهایت، آن‌ها امیدوار هستند که این دستاورد‌ها به‌معنای حذف کامل برخی از مراحل تولید باشد.
 
 
منبع: زومیت
ارسال نظر
قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «اقتصاد24» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.

قیمت انواع دستگاه ماینر امروز + جدول

قیمت سکه و طلا امروز پنجشنبه ۹ فروردین ۱۴۰۳ + جدول

قیمت لیر ترکیه امروز در بازار + جزئیات

پیش‌بینی هواشناسی تهران و ایران امروز + جدول

وضعیت هواشناسی امروز

قیمت دینار عراق امروز در بازار + جزئیات

قیمت انواع لپ تاپ اچ پی HP امروز + جدول

قیمت انواع لپ تاپ ایسوس امروز + جدول

عکس/ طرفداری شیلا خداداد از تتلو!

قیمت خودرو‌های ایران خودرو امروز پنجشنبه ۹ فروردین ۱۴۰۳ + جدول

قیمت دلار و یورو امروز پنجشنبه ۹ فروردین ۱۴۰۳ + جدول

قیمت خودرو‌های سایپا امروز پنجشنبه ۹ فروردین ۱۴۰۳ + جدول

علائم مهم این سرطان گوارشی شایع چیست؟

قیمت سکه و طلا امروز جمعه ۱۰ فروردین ۱۴۰۳ + جدول

عکس/تصویر جنجالی مصاحبه سفیر ایران با مجری زن تلویزیون باکو

قیمت دلار و یورو امروز جمعه ۱۰ فروردین ۱۴۰۳ + جدول

قیمت خودرو‌های ایران خودرو امروز جمعه ۱۰ فروردین ۱۴۰۳ + جدول

قیمت خودرو‌های سایپا امروز جمعه ۱۰ فروردین ۱۴۰۳ + جدول

قیمت سکه پارسیان امروز پنجشنبه ۹ فروردین ۱۴۰۳ + جدول

استوری احساسی یکتا ناصر بعد از پس گرفتن دخترش

خواندنی‌ها
خودرو
فناوری
آخرین اخبار

روایت حسن روحانی از «صبح جمعه» گرانی بنزین

دلار در یک هفته چقدر بازدهی داشت؟

بازدهی بازار طلا در یک هفته گذشته

شرکت چینی BOE احتمالاً نمایشگر آیفون SE ۴ را تولید می‌کند

عکس/حمله تسنیم به سفیر ایران در باکو به دلیل عکس با خانم مجری!

«سلطان رمزارز» جهان به ۲۵ سال حبس محکوم شد!

یک مسئول سابق: صدیقی از من خواسته بود ملک بهزیستی همجوار باغ ازگل را هم به او بدهیم!

عکس/ امضای جهانبخش بر پای شکسته دختر هوادار

بازداشت فرزند حمید نوری در سوئد + عکس

عکس/ اولین نماینده عربستان در مسابقه دختر شایسته جهان

ثبت رکورد جدی در قیمت حواله خودرو‌های جانبازان!

حذف شرکت‌های ایرانی از بازار عراق

داعش برای عملیات «گرگ تنها» در خاک اروپا فرمان داد!

یک قانون جدید برای صدور پایان کار ساختمان

بهترین ارز‌های دیجیتال برای سال ۲۰۲۴

قیمت طلا به ریل تعادلی خود بازمی‌گردد؟

فیلم/ ادعای جدید امیرحسین ثابتی علیه لاریجانی در شبکه افق

آندرتیکر، ستاره کشتی کج جهان وارد ایران می‌شود؟

فیلم/ دلیل جدایی المیرا شریفی‌مقدم از شبکه خبر افشا شد

حذف کاظم صدیقی از سخنرانان شب قدر دانشگاه امام صادق + عکس

سایه سنگین حادثه تروریستی مسکو بر روابط روسیه و بوسنی/ تشدید کش مکش های قومیتی؟

علی قنبری، اقتصاددان: فعالیت اقتصادی در گرو داشت ارتباطات خاص/ اقتصاد کشور در سال ۱۴۰۲ نه شفاف بود و نه آزاد

سکوت اژد‌های زرد در دریای سرخ؛ نگاهی به موضع چین در قبال انصارالله/ دلیل صبوری پکن چیست؟

واگویه‌های جامعه در نوروز ؛ مردم را سر کار گذاشتند/همه‌چیز بهم ریخته است و همه بریده‌ایم/ فریادها به گوش دولت می‌رسد؟

دعای روز هجدهم ماه رمضان + معنی و تفسیر

پیش‌بینی هواشناسی تهران و ایران امروز + جدول

قیمت سکه و طلا + جدول

قیمت خودرو‌های سایپا + جدول

قیمت خودرو‌های ایران خودرو + جدول

قیمت سکه پارسیان + جدول

قیمت بیت کوین و رمزارز‌ها + جدول

قیمت دلار، یورو و سایر ارز‌ها + جدول

قیمت انواع لپ تاپ ایسوس

قیمت انواع دستگاه ماینر + جدول

قیمت انواع لپ تاپ اچ پی HP

اقتصاد ایران در سال ۱۴۰۳ با بحران هایش چه خواهد کرد؟/ فقر امسال تشدید خواهد شد/ هزینه اختلاس‌ها را طبقات متوسط و ضعیف جامعه می‌پردازد

قیمت دینار عراق امروز + جزئیات

قیمت لیر ترکیه امروز + جزئیات

بهترین زمان خرید دلار

هفت ماده غذایی مفید برای مبتلایان به نارسایی قلبی

این دمنوش‌ها را در ماه رمضان حتما بنوشید

۱۲ توصیه مهم برای رسیدن به آرامش درونی

بهترین زمان برای وزن‌کردن چه وقتیست؟

آمپول‌های نوروبیون و ب کمپلکس؛ خوب یا بد؟

شمارش معکوس بورس برای گام صعودی در سال ۱۴۰۳/ بزرگ‌ترین مانع رشد بورس در سال ۱۴۰۲

انتقاد ابراهیم رئیسی از انفعال کشورهای اسلامی درمورد غزه

مقابله با زمین خواری ۳ هزار میلیارد تومانی در گیلان

آندرتیکر به‌زودی به ایران می‌آید

شارژ نه میلیونی حساب حقوق این بازنشستگان

عکس/ اصغر فرهادی مهمان ستاره استقلالی و همسرش