پخش زنده
امروز: -
کاربرد بهینه از گیاهان در صنعت الکترونیک
به تازگی ماده جدیدی از الیاف سلولز در مقیاس نانو، ساخته شده است که هدایت حرارتی جالب توجهی دارد. مواد مبتنی بر سلولز دارای مزایای زیست‌محیطی نسبت به پلیمر‌ها هستند، بنابراین تحقیقات در این مورد می‌تواند منجر به کاربرد‌های فناوری سبزتر در جایی که هدایت حرارتی مورد نیاز است، شود.
به گزارش خبرگزاری صداوسیما، سلولز یک جزء ساختاری کلیدی دیواره سلولی گیاهان بوده و دلیل رشد درختان در ارتفاع بالا همین سلولز است. اما راز قدرت درختان در واقع در همپوشانی الیاف نانوسکوپی سلولز نهفته است. در سال‌های اخیر، بسیاری از محصولات تجاری از مواد نانوالیاف سلولزی (CNF) استفاده کرده‌اند، زیرا استحکام و دوام، آن‌ها را جایگزین خوبی برای مواد مبتنی بر پلیمر مانند پلاستیک‌ها کرده است که می‌توانند برای محیط زیست مضر باشند.
اکنون یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور جونیچیرو شیومی از دانشکده مهندسی دانشگاه توکیو، خواص حرارتی ناشناخته قبلی CNF را بررسی کرده‌اند و یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که این مواد می‌توانند مفیدتر از چیزی که قبلا تصور می‌شد، باشند. نتایج تحقیقات آن‌ها در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است.
شیومی می‌گوید: «اگر می‌بینید که مواد مشتق شده از گیاه مانند سلولز یا زیست توده چوبی در صنایع مختلف استفاده می‌شود، معمولاً به دلیل خواص مکانیکی یا عایق حرارتی آن‌ها است. با این حال، زمانی که خواص حرارتی یک نخ ساخته شده از CNF را بررسی کردیم، متوجه شدیم که آن‌ها نوع متفاوتی از رفتار حرارتی را نشان می‌دهند، هدایت حرارتی آن‌ها حدود ۱۰۰ برابر بیشتر از زیست توده چوبی معمولی یا کاغذ سلولزی بود و این موضوع بسیار قابل توجه است.»
دلیل اینکه نخ ساخته شده از CNF می‌تواند گرما را به خوبی هدایت کند به دلیل نحوه ساخت آن است. الیاف سلولزی در طبیعت بسیار نامرتب هستند، اما فرآیندی به نام روش تمرکز جریان، الیاف سلولزی را ترکیب می‌کند و آن‌ها را به صورت هم‌جهت تراز می‌کند تا CNF ایجاد کند. این دسته از الیاف میله‌ای شکل که محکم به هم چسبیده و هم‌تراز هستند، اجازه می‌دهند تا گرما در امتداد رشته منتقل شود، در حالی که در ساختار آشفته‌تر، گرما در حین انتقال دچار پخش شدگی می‌شود.
شیومی می‌گوید: «چالش اصلی ما این بود که چگونه رسانایی حرارتی چنین نمونه‌های فیزیکی و کوچکی را با دقت زیادی اندازه‌گیری کنیم.»
وی می‌افزاید: «برای این کار، ما به روشی به نام اندازه‌گیری هدایت حرارتی نوع T روی آوردیم. این روش به ما امکان می‌دهد رسانایی حرارتی نمونه‌های میله‌ای از نخ CNF را در ابعاد میکرومتری اندازه‌گیری کنیم. اما قدم بعدی برای ما انجام تست‌های حرارتی دقیق بر روی نمونه‌های منسوجات دو بعدی است.»
شیومی و همکارانش امیدوارند که تحقیقات و اکتشافات آینده آن‌ها در مورد استفاده از CNF به‌عنوان یک ماده رسانای حرارتی بتواند جایگزینی برای برخی از پلیمر‌های مضر برای محیط زیست به مهندسان بدهد. در کاربرد‌هایی که انتقال حرارت مهم است، مانند قطعات الکترونیکی یا محاسباتی خاص، به لطف ماهیت زیست‌تخریب‌پذیر CNF می‌تواند اثرات تجهیزات الکترونیکی دور ریخته شده یا زباله‌های الکترونیکی را تا حد زیادی کاهش دهد.
نظر شما