סיינטיפיק אמריקן מתאר כי; אם בונים סולם בין כדור הארץ לירח, החומר היחיד שיכול לכסות מרחק כה ארוך מבלי להיקרע לגזרים על ידי משקלו הוא ננו-צינוריות פחמן.
ננו-צינוריות פחמן הן חומר קוונטי חד-ממדי בעל מבנה מיוחד. המוליכות החשמלית והתרמית שלהן יכולה להגיע בדרך כלל לפי 10,000 מזו של נחושת, חוזק המתיחה שלהן פי 100 מזה של פלדה, אך צפיפותן היא רק 1/6 מפלדה, וכן הלאה. הן מהוות אחד החומרים החדשניים והפרקטיים ביותר.
ננו-צינוריות פחמן הן צינורות עגולים קואקסיאליים המורכבים מכמה עד עשרות שכבות של אטומי פחמן המסודרים בתבנית משושה. יש לשמור על מרחק קבוע בין השכבות, כ-0.34 ננומטר, בקוטר שבדרך כלל נע בין 2 ל-20 ננומטר.
פוליאוריטן תרמופלסטי (TPU)נמצא בשימוש נרחב בתחומים כמו אלקטרוניקה, רכב ורפואה בשל חוזקו המכני הגבוה, יכולת העיבוד הטובה שלו ותאימותו הביולוגית המעולה.
על ידי ערבוב מותךTPUבעזרת פחמן שחור מוליך, גרפן או ננו-צינוריות פחמן, ניתן להכין חומרים מרוכבים בעלי תכונות מוליכות.
יישום של חומרים מרוכבים מתערובת TPU/ננו-צינוריות פחמן בתחום התעופה
צמיגי מטוסים הם הרכיבים היחידים הבאים במגע עם הקרקע במהלך ההמראה והנחיתה, ותמיד נחשבו ל"תכשיט שבכתר" של תעשיית ייצור הצמיגים.
הוספת חומרים מרוכבים מתערובת TPU/ננו-צינוריות פחמן לגומי של צמיגי תעופה מעניקה להם יתרונות כגון אנטי-סטטי, מוליכות תרמית גבוהה, עמידות גבוהה בפני שחיקה ועמידות גבוהה בפני קריעה, על מנת לשפר את הביצועים הכוללים של הצמיג. זה מאפשר למטען הסטטי שנוצר על ידי הצמיג במהלך ההמראה והנחיתה להיות מועבר באופן שווה לקרקע, ובמקביל מקל על חיסכון בעלויות הייצור.
בשל גודלן הננומטרי של ננו-צינוריות פחמן, למרות שהן יכולות לשפר את התכונות השונות של גומי, ישנם גם אתגרים טכניים רבים ביישום ננו-צינוריות פחמן, כגון פיזור לקוי ותעופה במהלך תהליך ערבוב הגומי.חלקיקים מוליכים של TPUבעלי קצב פיזור אחיד יותר מאשר פולימרים כלליים של סיבי פחמן, במטרה לשפר את תכונות המוליכות האנטי-סטטית והתרמית של תעשיית הגומי.
לחלקיקי ננו-צינוריות פחמן TPU יש חוזק מכני מעולה, מוליכות תרמית טובה והתנגדות נפח נמוכה כאשר הם מיושמים בצמיגים. כאשר משתמשים בחלקיקי ננו-צינוריות פחמן TPU בכלי רכב לתפעול מיוחד כגון כלי רכב להובלת מיכלי נפט, כלי רכב להובלת סחורות דליקות ונפיצות וכו', הוספת ננו-צינוריות פחמן לצמיגים פותרת גם את בעיית הפריקה האלקטרוסטטית בכלי רכב בינוניים ויוקרתיים, מקצרת עוד יותר את מרחק הבלימה היבש והרטוב של הצמיגים, מפחיתה את התנגדות הגלגול של הצמיגים, מפחיתה את רעש הצמיגים ומשפרת את הביצועים האנטי-סטטיים.
היישום שלחלקיקים מוליכים של ננו-צינוריות פחמןעל פני השטח של צמיגים בעלי ביצועים גבוהים הוכיחה את יתרונות הביצועים המצוינים שלה, כולל עמידות גבוהה בפני שחיקה ומוליכות תרמית, התנגדות ועמידות נמוכה בפני גלגול, אפקט אנטי-סטטי טוב וכו'. ניתן להשתמש בו לייצור צמיגים בעלי ביצועים גבוהים, בטוחים וידידותיים לסביבה, ויש להם סיכויי שוק רחבים.
היישום של ערבוב חלקיקי ננו של פחמן עם חומרים פולימריים יכול להשיג חומרים מרוכבים חדשים בעלי תכונות מכניות מצוינות, מוליכות טובה, עמידות בפני קורוזיה ומיגון אלקטרומגנטי. מרוכבים פולימריים עשויים ננו-צינוריות פחמן נחשבים כחלופות לחומרים חכמים מסורתיים ויהיו להם מגוון רחב יותר ויותר של יישומים בעתיד.
זמן פרסום: 28 באוגוסט 2025