ზემტკიცე ნახშირბადის წყალობით თვითმფრინავი უფრო მსუბუქი გახდება

სპეციალისტებმა შექმნეს ახალი ზემტკიცე ნახშირბადის ბოჭკო, რომელიც დაფარულია ნახშირბადის ნანომილებით.
უკანასკნელ წლებში ნახშირბადის პლასტიკის საფუძველზე შექმნილი კომპოზიციური მასალა ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ნაწარმის წონის შესამცირებლად. ასეთი კომპოზიტი სიმტკიცის მიხედვით ტიტანისა და ალუმინის თანაზომადია, მაგრამ გაცილებით უფრო მსუბუქი. მაგალითად, ნახშირბადის პლასტიკის გამოყენების წყალობით მოხერხდა Boeing 787 და Airbus A380 თვითმფრინავების წონის შემცირება 20%-ით.

მასაჩუსეთსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მეცნიერებმა უკვე განსაზღვრეს, რომ საფრენი აპარატების მომდევნო თაობა მოითხოვს კიდევ უფრო მსუბუქ და მტკიცე კომპოზიტურ მასალას – ნახშირბადის ნანომილებით დაფარული ნახშირბადის ბოჭკოს საფუძველზე შექმნილ კომპოზიტურ მასალას. მსგავსი კომპოზიტი შეიძლება ფოლადზე ასჯერ უფრო მტკიცე იყოს და ექვსჯერ უფრო მსუბუქი. პრაქტიკულად ეს ნიშნავს საწვავის მნიშვნელოვან ეკონომიას, ავტომობილის, თვითმფრინავის, თანამგზავრის სიჩქარისა და სვლის მარაგის გაზრდას. სამწუხაროდ, ასეთი კომპოზიტის წარმოებას ხელს უშლის ნანოდონეზე მიმდინარე პროცესები. მეცნიერებმა, რომლებიც შეეცადნენ გაეზარდათ ნახშირბადის ნანომილები ნახშირბადის ბოჭკოზე, აღმოაჩინეს, რომ ეს იწვევს მზიდი ბოჭკოს სიმტკიცეს მნიშვნელოვან გაუარესებას.

ნანომილებით დაფარული ახალი ნახშირბადის ბოჭკო შეიძლება ფოლადზე ასობით უფრო მტკიცე იყოს.

მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის სპეციალისტთა გუნდმა ბოლოს და ბოლოს განსაზღვრა ბოჭკოების დეგრადაციის მიზეზი და შეიმუშავა ახალი თაობის ნახშირპლასტიკის წარმოების მეთოდიკა. ნანომილებით დაფარული ახალი ნახშირბადის ბოჭკო ორჯერ უფრო მტკიცეა წინა თაობის ნახშირბადის ბოჭკოზე და უკეთ ატარებს ელექტრულ დენს. ახალი ტიპის ბოჭკოს დამზადება ადვილად შეიძლება იქნეს ინტეგრირებული კომპოზიტების წარმოების არსებულ ტექნოლოგიურ პროცესებთან.
თავიდან მეცნიერები ვარაუდობდნენ, რომ ნანომილების გაზრდის პროცესში ბოჭკოების დეგრადაციის მიზეზია კატალიზატორი რკინის საფუძველზე, მაგრამ კვლევამ აჩვენა, რომ რკინა იწვევს სიმტკიცეს დაკარგვას მხოლოდ 15%-ით.
აღმოჩნდა, რომ დეგრადაციის მთავარი მიზეზია უცნობი მექანიკურ-ქიმიური მოვლენა, რომელიც დაკავშირებულია ბოჭკომ დაჭიმვის დაკარგვასთან გარკვეული ტემპერატურაზე მაღლა გაცხელებისას.
ნახშირბადის ბოჭკოს რკინისაგან დასაცავად მასაჩუსეტის ტექნოლოგიური ინსტი-ტუტის სპეციალისტთა შეიმუშავეს სპეციალური პოლიმერული დაფარვა K-PSMA, რომელიც იცავს ბოჭკოს რკინის ზემოქმედებისაგან. გარდა ამისა, ამ დაფარვის წყალობით შესაძლებელი გახდა ახალი კომპოზიტის დამზადების პროცესში ტემპერატურის შემცირება 300 გრადუსით (ცელსიუსის სკალით), რამაც გადაწყვიტა ბოჭკომ დაჭიმვისა და დეგრადაციის პრობლემა. ამასთანავე, მიღებულ იქნა სასარგებლო „გვერდითი ეფექტი" – ენერგომოხმარების შემცირება და ნახშირბადის ბოჭკოს სიმტკიცის მომატება.

Please Share it! :)