ورق البوكي

ورق البوكي المصنّع من الأنابيب النانوية الكربونية

ورق البوكي هوورق رقيق مصنّع من تجمّع الأنابيب النانوية الكربونية.. إذا الأنابيب النانوية أدق من شعرة الإنسان بما يقارب 50,000 مرة، وقد تم تصنيع ورق البوكي في الأصل كطريقة للتعامل مع الأنابيب النانوية الكربونية، ولكن جرى أيضاً دراستها وتطوبرها إلى الكثير من التطبيقات من قبل الكثير من المجموعات البحثية وثبتت جودتها كدروع في الدروع المركبية والدروع الشخصية والكترونيات الجيل القادم والشاشات.

خلفية فهمية

ورق البوكي هوتجمّع مجهري من الأنابيب النانوية الكربونية CNT أو"أنابيب البوكي". ويعود اسمها إلى الفوليرين بوكمينستر، مركب فوليرين الكربون 60.(أحد متآصلات الكربون وذوروابط مماثلة ويشار إليه أحياناً "كرات البوكي" تكريما للعالم ر. بوكمينستر فولير). إن الأنابيب النانوية الكربونية ذات صلة بالفوليرين، ولا تحمل حدثة 'بوكي' في ورق البوكي الكثير من المعنى.

الهجريب

إن الطريقة المقبولة العامة في تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية تتضمن استخدام مركبات سطحية غير أيونية مثل Triton X-100 ترايتون اكس-100 وكبريتات الصوديوم لوريل مما يحسّن من تشتتها في محلول مائي. ويمكن عندئذ تصفية المركبات العالقة غشائياً تحت ضغط إيجابي أوسلبي لإنتاج أغشية موّحدة. إن تفاعل قوة فان ديرفال بين سطح الأنبوب النانوي وبين المركب السطحيقد يكون غالباً قوي ميكانيكياً ومستقر لذلك لا يمكن ضمان إزالة المركب السطحي بشكل تام من غشاء الأنبوب النانوي الكربوني بعد تشكيله. وقد عثر حتى الغسل بمادة الميتانول، والتي هي مذيب فعّال في إزالة مادة الترايتون X، يمكن حتى يتسبب في كسر وتشويه الغشاء. وكذلك فقد عثر حتى مادة الترايتون X يمكن حتى تؤدي إلى تحلل الخلايا والذي بدوره قد يؤدي إلى استجابات التهابية في الأنسجة حتى عند الهجريزات المنخفضة.

من أجل تجنب الآثار الجانبية الضارة للوجود المحتمل للمركبات السطحية، يمكن استعمال عملية صب بديلة تتضمن طريقة ضغط فريته التي لا تتطلب استخدام المركبات السطحية أوتعديل السطح. يمكن التحكم بالأبعاد من خلال حجم الحقن المدخلة وأيضاً من خلال كتلة الأنابيب النانوية الكربونية المضافة. تكون سماكتها عادة أكبر من ورق البوكي الذي تعرض لصب المركبات السطحية، وقد تم تحديده من 120 مايكرومتر إلى 650 مايكرومتر. وعلى الرغم من عدم وجود نظام تسمية للتحكم بسماكة العينات لتصنيفها كأوراق، فإن العينات ذات السماكة الأعلى من 500 مايكرومتر تسمى أقراص البوكي. تسمح طريقة ضغط فريته بعملية صب سريع لورق البوكي وأقراص البوكي مع استعادة المذيب المستخدم في عملية الصب والتحكم على المستوى الهندسي ثنائي البعد وثلاثي الأبعاد.

تم استخدام النموالمنحاز للأنابيب النانوية الكربونية عديدة الجدر MWCNT في اصطناع أغشية الأنابيب النانوية الكربونية من خلال أثر الدومينو. يتم في هذه العملية الضغط المسطح لغابات من الأنابيب النانوية الكربونية عديدة الجدر MWCNT في اتجاه واحد، وبذلك يتم ضغط توجههم الشاقولي إلى المستوى الأفقي والذي يؤدي إلى تشكيل ورق بوكي عالي النقاء لا يحتاج إلى أية عمليات تنقية أومعالجة. وقد عثر بالمقارنة أنه عند تشكيل عينة من ورق البوكي من خلال الضغط بما يعادل 1 طن لمسحوق الأنابيب النانوية الكربونية عديدة الجدر MWCNT الناتج عن ترسب البخار الكيميائي CVD، فإن أي إضافة لمذيب تؤدي إلى تورم فوري للغشاء حتى يعود إلى حالة الجسيمات. وقد ظهر أنه بالنسبة لمسحوق الأنابيب النانوية الكربونية المستخدم حتى الضغط وحده غير كاف لتوليد ورق بوكي متين وأن طريقة محاذاة النموتولّد تفاعلات موضعية بين الأنابيب النانوية غير موجودة في مسحوق الأنابيب النانوية الكربونية الناتج عن ترسب البخار الكيميائي، والتي بوجودها يتم تشكيل دفع الدومينولورق البوكي.

الخصائص

يبلغ وزن ورق البوكي أحد أعشار وزن الفولاذ ولكن عند تكدس رقاقاته لتكوين مركبقد يكون أقوى من الفولاذ بحوالي 500 مرة. ويمكنه حتى يبدد الحرارة مثل الشبه أوالفولاذ، كما يمكنه نقل الكهرباء مثل النحاس أوالسيليكون. أحد فهماء جامعة رايس وايد آدمز يقول: "كل هذه الأمور هي ما يعمل عليه الكثير من الأشخاص في مجال تقنية النانولإيجاد نوع من الكؤوس المقدسة ".

التطبيقات

من الاستخدامات المحتملة لورق البوكي التي يتم إجراء الأبحاث عليها:

الحماية من الحرائق: إذا طلي المواد بطبقة رقيقة من ورق البوكي يحسّن من مقاومتها للحريق بشكل كبير وذلك يعود إلى الانعكاس الفعّال للحرارة عبر كثافة طبقات مضغوطة من الأنابيب النانوية الكربونية أوألياف الكربون.
يمكن لورق البوكي حتى يستخدم لإضاءة شاشات التلفاز والحاسب إذا تم تعريضه إلى شحنة كهربائية. ويمكن حتىقد يكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأخف وزناً وأن يسمح بمستوى أكثر انتظاماً من السطوع من الذي تقدمه تقنيات أنبوب الأشعة المهبطية CRT وشاشات الكريستال السائل LCD الحالية.
تعد الأنابيب النانوية الكربونية الفردية من أكثر المواد المعروفة ناقلية للحرارة، مما أفسح المجال لاستخدام ورق البوكي في تطوير مصارف حرارية تسمح للحواسب وغيرها من الأجهزة الإلكترونية بتبديد الحرارة بكفاءة أكبر مما هوممكن حالياً. والذي بدوره قد يؤدي إلى تطور أكبر في عمليات نمنمة الإلكترونيات.
تقوم الأغشية بحماية الدارات والأجهزة الإلكترونية داخل الطائرات من التداخلات الكهرومغناطيسية التي يمكن حتى تلحق الضرر بالتجهيزات وتغيّر في الإعدادات. وبشكل مماثل يمكن للأغشية حتى تقوم بحماية "التوقيعات" الكهرومغناطيسية للطائرات العسكرية التي يمكن الكشف عنها باستخدام الرادار.
يمكن لورق البوكي حتى يستخدم كغشاء تنقية لالتقاط الجزيئات الدقيقة في الهواء أوالسوائل، وبما حتى الأنابيب النانوية في ورق البوكي غير ذائبة ويمكن توظيفها في مجموعات وظيفية متنوعة، فيمكنها إزالة المركبات بشكل انتقائي أويمكن حتى تعمل كحساس أوجهاز استشعار.
عند إنتاجها بكميات كبيرة كافية وبثمن ذوجدوى اقتصادية، يمكن لمركبات ورق البوكي حتى تستخدم كمصفحات درعية فعالة.
يمكن استعمال ورق البوكي في زراعة الأنسجة الحيوية مثل الخلايا العصبية. ويمكن كهربة ورق البوكي أوتوظيفه لتشجيع نمونوع معين من الخلايا.
يمكن التحكم بنسبة بواسون لورق البوكي ذوالأنابيب النانوية الكربوينة، وباكتسابها سلوك أوكستيك يمكن استخدامها كعضلات اصطناعية.

المراجع

↑ يمكن للسيارات والطائرات في المستقبل حتى تصنّع من ورق البوكي،أخبار ياهو! التقنية،2008-10-18 نسخة محفوظة 14 سبتمبر 2009 على مسقط واي باك مشين.
^ بانهسي، سالفادور-موراليس، فرانكلين، تشامبيرز، فونسيكا، ناغي، "توصيف التفاعل بين الأنابيب النانوية الكربوينة الوظيفية مع أنزيم" تقنية النانوثلاثة (2003) 209 نسخة محفوظةتسعة يناير 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ سن; ج، جاو; ل،"تطوير عملية تشتت للأنابيب النانوية الكربونية في مصفوفة من السيراميك عبر التخثر غير المتجانس". الكربون 41(2003) 1063 نسخة محفوظةتسعة يناير 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ فوهرر; يو، كولاريك; اي، هاك، روث; س، ديتلاف-ويغليكوسكا; يو، " رقاقات الأنابيب النانوية الكربونية للاستخدام كعضلات اصطناعية" Carbon 42 (2004) 1159
^ كورنيت، شوكمان، "التحلل الخلوي لبرازات المكورات العقدية التي يسببها الترايتون X-100"ج. باكتيريول 135 (1978) 153 نسخة محفوظة 23 يوليو2008 على مسقط واي باك مشين.
^ وايتبي، فكودا، ميكاوا، جايمس، ميكالوفسكي، "التحكم الهندسي وتوزع حجم المسام القابل للتعديل لورق البوكي وأقراص البوكي" الكربون 46 (2008) 949 نسخة محفوظة 15 مارس 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ وانغ. د، سونغ، ليو، واو، فان، "ورق الأنابيب النانوية الكربوينة الموجّهة بشكل كبير والمصنّعة من محاذاة الأنابيب النانوية الكربونية" تقنية النانو19 (2008) 075609^{[وصلة مكسورة]}
^ ز. زاو، ج. جو"تحسين تثبيط النار للمركبات الحرارية المعدلّة بالألياف النانوية الكربونية" Sci. Technol. Adv. Mater.عشرة (2009) 015005 تحميل مجاني نسخة محفوظة 13 أبريل 2020 على مسقط واي باك مشين.

وصلات خارجية

ورق البوكي لباحثي FSU أقوى من الفولاذ وبجزء صغير من الوزن
البحث في مراجعات: ورق البوكي
ورق البوكي- أنابيب نانوية على منشطات. صور لورق البوكي ولقاء مع فرانك آلين، مدير العمليات في معهد المواد عالية الأداء في جامعة ولاية فلوريدا

في كومنز صور وملفات عن: ورق البوكي