الأنابيب النانوية: الاحتكاك أعلى بشكل عرضي من الطولية

خصائص الاحتكاك المختلفة مفاجأة الباحثين

عند تحريك مجس مجهر القوة الذرية على طول المحور الطولي للأنبوب النانوي الكربوني ، يحدث الاحتكاك إلى حد كبير بسبب الروابط الكربونية الكربونية القاسية ولا يكاد يشوه الأنبوب النانوي (الصورة اليسرى). تؤدي الحركة العمودية على المحور الطولي للأنبوب النانوي إلى حدوث تشوه عام للأنبوب النانوي الذي يشبه "لفة تم منعها" ويوفر مصدرًا آخر لفقدان الاحتكاك (الصورة الصحيحة). © جامعة هامبورغ
قراءة بصوت عال

تحتوي الأنابيب النانوية الكربونية على احتكاك أعلى وتتفاعل "ليونة" في الاتجاه العرضي عنها في الاتجاه الطولي. هذه هي النتيجة المدهشة للتجارب في مجهر القوة الذرية. كما أفاد فريق البحث الدولي في مجلة Nature Nanotechnology ، فإن هذه الأفكار يمكن أن تساعد في الاستفادة بشكل أفضل من الخصائص المتميزة للأنابيب النانوية ، على سبيل المثال في المواد الخفيفة جدًا في صناعة الطائرات أو في العضلات الاصطناعية.

تعد قوى الاحتكاك مهمة في مجموعة متنوعة من العمليات في حياتنا اليومية ، مثل العزف على الأوتار والرقص التانغو والقيادة. تشتهر الأنابيب النانوية الجزيئية الكربونية ، التي تسمى الأنابيب النانوية الكربونية ، بخصائصها الحرارية والميكانيكية والكهربائية الممتازة. حول خصائص الاحتكاك كانت معروفة جدا. حقق علماء من جامعة هامبورغ وإيطاليا والولايات المتحدة الأمريكية نتائج مفاجئة:

باستخدام مجهر القوة الذرية ، فحصوا القوى الاحتكاكية الموازية وعرضية لمحور الأنابيب النانوية. والمثير للدهشة أنهم وجدوا ما يصل إلى 20 ضعفًا من الاحتكاك في الاتجاه العرضي مقارنةً بالاتجاه الموازي. أوضحت التحقيقات أن التشوهات المرنة للروابط الكربونية الكربونية الصلبة لا تلعب دورًا فحسب ، بل أيضًا حركة شاملة أكثر ليونة لأنابيب الكربون ، على غرار "منع الدرفلة". هذا "النعومة" هو مصدر خسائر الاحتكاك الإضافية في الاتجاه العرضي وبالتالي الاحتكاك المتزايد.

تساعد النتائج على فهم الخواص الميكانيكية للأنابيب النانوية بشكل أفضل واستغلال خواصها الحرارية والميكانيكية والكهربائية بشكل أفضل. وبالتالي يمكن أن تبدأ الأنابيب النانوية الكربونية في عمليات إنتاج جديدة في العديد من مجالات التطبيق في علوم المواد ، على سبيل المثال في التكنولوجيا الطبية أو في بناء الطائرات أو حتى في الإلكترونيات.

(جامعة هامبورغ ، 15.09.2009 - NPO) الإعلان