탄소 나노 튜브 (CNT) 분말이론적으로 가장 강력한 구조적 재료 중 하나로 오랫동안 환영을 받았으며, 개별 나노 튜브는 TPA 범위에서 수백 개의 GPA 및 모듈 리의 수준에 도달하는 강도를 나타냅니다. 그러나 거시적 재료 에서이 놀라운 성능을 달성하는 것은 항상 "크기 역설"의 도전에 직면 해 왔습니다. 거시적 규모의 탄소 나노 튜브 섬유 또는 구조 성분은 종종 불충분 한 길이, 고르지 않은 정렬, 구조적 결함 및 전단력에 기초한 약한 튜브 간 연결과 같은 요인으로 인해 개별 CNT의 이론적 강도에 미치지 못합니다. 공유 결합 수리 또는 에너지 빔 용접을 통한 연결을 향상시키려는 다양한 전략에도 불구하고, 이러한 접근법은 구조적 손상, 높은 비용 또는 복잡성과 같은 엔지니어링 병목 현상을 만났습니다.
최근 Tsinghua University의 Fei Wei 교수는 Tio₂ 나노 입자를 기반으로 한 Van der Waals 용접 방법을 소개하고 실험적으로 검증하여 처음으로 주변 압력 및 온도에서 거의 손상이없는 거시적 CNT 용접을 달성했습니다. 관절 강도는 개별 CNT의 이론적 한계에 접근하여 "실험실에서 공학으로"탄소 나노 물질의 전환에서 또 다른 중요한 이정표를 표시합니다.
이 기술은 빠른 화학 기상 증착 자체 조립 (FCVD) 공정을 기반으로하며, 몇 초 안에 CNT 번들의 중첩 영역에서 나노 크기의 TIO 변화가 정확한 증착을 허용하여 "나노-고체"로 작용합니다. 원자 확산 또는 고온 공유 구조 조정에 의존하는 전통적인 용접 방법과는 달리,이 접근법은 전적으로 반 데르 발스 힘과 연결을위한 계면 마찰을 사용하여 고 에너지 빔 조사 또는 여기 상태 생성으로 인한 튜브 벽에 대한 구조적 손상을 피합니다.
Van der Waals 용접 기술은 항공 우주 및 자동차에서 스포츠 장비 및 생체 의학 장치에 이르기까지 다양한 응용 분야와 함께 고강도 거시적 탄소 나노 튜브 재료의 확장 가능한 생산을위한 새로운 가능성을 열어줍니다. 이론적 강도와 실제 거시적 성능 사이의 격차를 해소함으로써,이 획기적인이 획기적인 것은 다양한 산업에서 탄소 나노 튜브의 잠재력을 최대한 발휘할 수있는 길을 열어줍니다.
결론적으로, 탄소 나노 튜브에 대한 반 데르 발스 용접의 개발은 거시적 규모에서 CNT의 뛰어난 기계적 특성을 활용하는 데 상당한 발전을 나타낸다. 추가 정제 및 최적화를 통해이 혁신적인 용접 방법은 고성능 재료의 제조에 혁명을 일으킬 수 있으며, 가벼운, 내구성 및 강력한 구조적 구성 요소가 필요한 필드의 진행 상황을 유도 할 수 있습니다. 연구자들이 나노 기술의 경계를 계속 추진함에 따라, 미래는 산업 응용 분야에서 탄소 나노 튜브의 광범위한 채택을 유망한 것으로 보인다.
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