De réir na tuarascála is déanaí, is féidir leis an gcéad ghlúin eile d’ábhair chomhchodacha monatóireacht a dhéanamh ar a stádas sláinte struchtúrach féin, agus éiríonn siad coitianta.
Tá cumaisc snáithíní carbóin éadrom agus láidir agus is ábhair struchtúracha tábhachtacha iad do ghluaisteáin, d’aerárthaí agus do mhodhanna iompair eile. Is éard atá iontu foshraitheanna polaiméire, amhail roisíní eapocsa, atá leabaithe le snáithíní carbóin athneartaithe. Mar gheall ar na hairíonna meicniúla éagsúla atá ag an dá ábhar, titfidh na snáithíní den tsubstráit faoi strus nó tuirse iomarcach. Ciallaíonn sé seo go bhféadfadh damáiste don struchtúr cumaisc snáithíní carbóin a bheith i bhfolach faoin dromchla fós agus nach féidir é a bhrath leis an tsúil nocht, rud a d’fhéadfadh teip tubaisteach a bheith mar thoradh air.
"Trí thuiscint a fháil ar thaobh istigh na gcomhchodach, is féidir leat a sláinte a mheas níos fearr agus a fháil amach an bhfuil aon damáiste ann a chaithfear a dheisiú," a dúirt Ridge Chris Bowland, taighdeoir ag an
Saotharlann Náisiúnta Oak Ridge ag Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe (Saotharlann Náisiúnta Oak) Wigner. "Le déanaí, chum Amit Naskar, ceann na foirne carbóin agus comhchodach ag Bowland agus ORNL, modh stiall rollta chun snáithíní carbóin seoltaí a fhilleadh ar nana-cháithníní cairbíde sileacain leathsheoltóra. Tá na nana-ábhair leabaithe in ábhair chomhchodacha atá níos láidre ná comhchodanna eile atá treisithe le snáithín agus tá cumas nua acu sláinte a struchtúr féin a mhonatóiriú. Nuair a bhíonn dóthain snáithíní brataithe leabaithe sa pholaiméir, cruthaíonn na snáithíní eangach cumhachta, agus seolann na comhchodanna mórchóir leictreachas. Is féidir le nana-cháithníní leathsheoltóra an seoltacht leictreach seo a scrios faoi ghníomh fórsaí seachtracha, ag cur feidhmeanna meicniúla agus leictreacha leis na comhchodanna. Má shíntear na comhchodanna, scriosfar nascacht na snáithíní brataithe agus athróidh an fhriotaíocht san ábhar. Má chuireann suaitheadh stoirme faoi deara go lúbfaidh an sciathán ilchodach, féadfaidh comhartha leictreach rabhadh a thabhairt do ríomhaire an eitleáin chun a léiriú go bhfuil an sciathán faoi bhrú iomarcach agus tástáil a mholadh. Cruthaíonn taispeántas stiall rollta ORNL i bprionsabal gur féidir leis an modh an chéad ghlúin eile de shnáithíní brataithe ilchodacha a tháirgeadh ar scála mór. Comhchodanna féinbhraite, b'fhéidir déanta as foshraitheanna polaiméire in-athnuaite agus snáithíní carbóin ar chostas íseal, is féidir leo a n-áit a fháil i dtáirgí uileláithreacha, lena n-áirítear fiú gluaisteáin agus foirgnimh phriontáilte 3D. Chun snáithíní a dhéanamh atá leabaithe i nana-cháithníní, shuiteáil na taighdeoirí spóil snáithín carbóin ardfheidhmíochta ar na rollóirí, agus chuir na rollóirí na snáithíní i roisíní eapocsa, ina bhfuil nana-cháithníní atá ar fáil ar an margadh, a bhfuil a leithead thart ar leithead an víris (45-65 nm).
Ansin triomaítear na snáithíní san oigheann chun an sciath a dhaingniú. Chun neart na snáithíní atá leabaithe i nana-cháithníní atá greamaithe den tsubstráit polaiméire a thástáil, rinne na taighdeoirí bíomaí ilchodacha athneartaithe le snáithín, a socraíodh in Aon Treo. Rinne Bowland tástáil struis ina raibh foircinn an cantilever socraithe, agus an meaisín a bhí ag meastóireacht na n-airíonna meicniúla ag cur brú i lár an bhíoma go dtí gur theip ar an bhíoma. Chun cumas braite an ábhair ilchodaigh a staidéar, shuiteáil sé leictreoidí ar an dá thaobh den bhíoma cantilever. I meaisín ar a dtugtar "Anailíseoir meicniúil dinimiciúil," ghearr sé foirceann amháin chun an cantilever a choinneáil ina stad. Cuireann an meaisín fórsa i bhfeidhm ag an foirceann eile chun an bhíoma fionraí a lúbadh agus Bowland ag déanamh monatóireachta ar an athrú friotaíochta. Rinne ORNL, taighdeoir iardhochtúireachta Ngoc Nguyen, tástálacha breise sa speictriméadar Infridhearg Fourier Transform chun naisc cheimiceacha i gcomhchodanna a staidéar agus tuiscint ar an neart meicniúil feabhsaithe a breathnaíodh a fheabhsú. Rinne na taighdeoirí tástáil freisin ar chumas an fhuinnimh dhíscaoilte i gcomhchodanna déanta as cainníochtaí éagsúla nana-cháithníní (arna thomhas trí iompar maolaithe creatha), rud a d'éascódh freagairt ábhar struchtúrach do thurraingí, creathadh agus foinsí struis agus brú eile. Ag gach tiúchan, is féidir le nana-cháithníní diomailt fuinnimh a fheabhsú (ó 65% go 257% go céimeanna éagsúla). Tá Bowland agus Naskar tar éis iarratas a dhéanamh ar phaitinn phróisis chun comhchodanna snáithín carbóin féinbhraite a mhonarú.
"Cuireann bratuithe líonta bealach nua ar fáil chun leas a bhaint as nana-ábhair nua atá á bhforbairt," a dúirt Bowland. Tacaíodh leis an staidéar le tionscadail taighde agus forbartha faoi stiúir Saotharlann ORNL, a foilsíodh san iris ACS Applied Materials and Interfaces (Ábhair Fheidhmeacha & Comhéadain) de chuid Chumann Ceimiceach Mheiriceá.
Am an phoist: 7 Nollaig 2018