Kenji Hata (주요 선임 연구원), NANOTUBE 연구 센터 (NRC; Director : Sumio IIJima)의 Nanotube Research Center (AST; 대통령; 대통령 : Tamotsu Nomakuchi) 및 Don Futaba (선임 연구원), 슈퍼 성장 팀 (리더 : Kenji Hata), NRC) 단일 벽 탄소 나노 튜브 (TASC) 기술 연구 협회 (TASC)의 (박사후 연구원)는 슈퍼 성장 기술을 적용하여 임의의 네트워크 구조로 고급 탄소 나노 튜브 (CNT)를 생산했습니다 이 CNT 구조는 -196 ~ 1000 ° C의 바카라 범위에서 고무 같은 점바카라을 나타냅니다
비바카라 재료는 충격 및 진동 흡수 장치로 사용됩니다 그들 대부분은 폴리머이며 매우 낮고 고온에서 점바카라 특성을 잃고 점바카라은 주파수 의존성을 가지고 있습니다 그들은 내구성이 낮고 주기적 스트레스 유발 분해 및 손상에 취약합니다
새로운 CNT 점바카라 본체는 가벼우 며 밀도는 0036 g/cm3, -196 내지 1000 ° C의 바카라 범위에서 점탄성을 나타냅니다 -140 ~ 600 ° C 바카라에서 01 내지 100Hz의 주파수 범위에서 주파수 독립적 인 안정적인 점탄성을 보여줍니다 100Hz에서 1% 비틀림 균주의 백만주기가 적용되었을 때, 신체는 분해되거나 파손되지 않았다 매우 낮은 바카라 및 고온에서 충격 및 진동 흡수 장치에 사용할 가능성이 있습니다
이 바카라의 세부 사항은 2010 년 12 월 4 일 (JST)에 미국 과학 저널 인 Science에 출판 될 예정입니다
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| 카본 나노 튜브 점바카라 본체를 사용한 사진 진동 분리 장치 (왼쪽) 장치는 액체 질소 (중간)로 냉각 될 때 진동 분리 기능을 유지하거나 버너 (오른쪽)로 가열됩니다 |
비탄성 몸체는 신발 발바닥 및 침구와 같은 소비재의 충격을 흡수하고 진동을 줄이기 위해 널리 사용됩니다 그러나 이러한 물질의 대부분은 고무와 같은 중합체입니다 가장 바카라 안정적인 점탄성 물질 인 실리콘 고무조차도 저온 (약 -55 ° C)에서 경화시키고 고온 (약 300 ° C)에서 분해되어 점탄성 몸체의 특성을 잃습니다 주기적 스트레스는 에너지 흡수 능력의 감소를 초래하고 때로는 파손을 유발합니다 이로 인해 심각한 조건에서 충격을 흡수하고 진동을 줄일 수있는 점탄성 몸체가 개발되어야합니다
Super Growth 기술의 사용은 매우 긴 (수백 마이크로 미터 이상) 바카라를 합성 할 수 있습니다 이들 바카라는 촉매 입자를 함유하지 않으므로 고온에서 산화물이 없으므로 길이가 높기 때문에 충분한 기계적 강도를 갖습니다 AIST는 촉매 준비 방법을 개선하여 바카라의 미세 구조를보다 정확하게 제어하기위한 연구를 수행하고 있습니다
알려진 강도, 탄성 및 바카라 안정성으로 인해 CNT는 구조적 재료로서 관심을 끌고 있습니다 방향 CNT, CNT 필름 및 섬유질 CNT를 포함한 다양한 CNT 구조의 피로 강도 및 압축 탄성이 연구되었다 그러나, CNT 구조의 점탄성에 대한 연구는 없었다 AIST와 TASC는 반응성 이온-에칭 기술을 사용하여 카탈리스트를 준비 하고이 구조의 점탄성을 연구함으로써 얽힌 CNT의 네트워크 구조를 성공적으로 합성했습니다
이 연구는 바카라 및 기타 조직이 수행하는 Tsukuba Innovation Arena의 프로젝트의 일부로 수행되었습니다
CNT 점바카라 몸체는 다음 절차를 사용하여 합성되었습니다 (그림 1) 스페이서에 의해 철 촉매를 실리콘 기질에 적용 하였다 이어서, 촉매를 아르곤 이온으로 반응성 이온-에칭함으로써 제조되었다 CNT는 슈퍼 성장 기술에 의해 기질상에서 합성되었다 이어서, 합성 된 CNT 구조를 압축하여 밀도를 4 배 증가시켰다 압축 후 구조의 크기는 10 × 10 × 2 mm이고 밀도는 0036 g/cm3.
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| 그림 1 CNT 점바카라 몸체를 합성하는 데 사용되는 절차의 개략도 |
강철 볼을 CNT 점탄성 몸체에 떨어 뜨리고 레이저 현미경 하에서 들여 쓰기의 모양이 관찰되었습니다 -196, 25 및 1000 ° C의 바카라에서 모양의 변화는 없었습니다 이것은 재료가 광범위한 바카라에서 점탄성을 나타냅니다
신체의 저장 모듈러스, 손실 모듈러스 및 손실 탄젠트는 폭력 신체의 특성을 정량적으로 평가하기 위해 -140 ~ 600 ° C의 바카라 범위에서 동적 기계적 분석 (DMA)에 의해 측정되었습니다 얻어진 값은 바카라 범위에서 거의 일정 하였다 (도 2) 25 ° C에서 측정 된 응력 - 변형 곡선으로 둘러싸인 영역은 실리콘 고무의 영역보다 더 컸으며 더 많은 에너지가 흡수되었음을 보여줍니다
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| 그림 2 손실 계수, 저장 모듈러스 및 CNT 점탄성 본체 및 DMA 기술에 의해 측정 된 실리콘 고무의 손실 탄젠트의 바카라 의존성 |
01 내지 100Hz의 주파수 범위에 대한 주파수 의존성은 -140 내지 600 ℃의 바카라 범위에서 측정되었다 측정은 바카라와 주파수와 무관하게 점탄성을 보여 주었다 가역적 변형의 최대 변형 인 임계 변형은 바카라와 무관하게 -140 내지 600 ° C의 바카라 범위에 대해 5% 였고, 실온에서의 파단 변형은 약 100%였다 -140, 25 및 600 ℃에서 CNT 점탄성체에 1% 비틀림 균주의 1 백만 사이클을 적용함으로써 내구성 시험을 수행 하였다 테스트는 모든 바카라에서 저장 모듈러스, 손실 모듈러스 또는 손실 탄젠트에 변화가 없었습니다
광범위한 바카라 및 주파수에 대한 바카라 및 주파수 독립적 점탄성에 대한 가능한 이유는 CNT 점탄성 몸체의 고 피로 내구성이 긴 CNT가 저밀도 네트워크 구조를 형성하기 위해 서로 밀접하게 얽혀 있기 때문입니다 네트워크 구조에서 CNT의 교차점이 접촉 상태에서 별도의 상태로 변할 때 변형 에너지가 흡수됩니다 흡수 된 변형 에너지는 열로 변환됩니다 열이 점탄성 몸체에 저장되면 신체의 성능이 감지됩니다 그러나, 높은 다공성과 열전도율로 인해, CNT 점탄성 신체는 열을 효율적으로 소산하고 결과적으로 안정적인 점탄성을 나타낸다
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| 그림 3 CNT 점바카라 몸체가 25 ° C에서 100 만 사이클의 비틀림 균주를받은 테스트 결과 |
새로 개발 된 CNT 구조는 매우 낮은 바카라 및 고온에서 충격 및 진동 에너지를 흡수 할 수있는 매우 가벼운 점탄성 물질로 사용할 가능성이 있습니다 경제 무역 및 산업부의 산업 과학 및 기술 정책 및 환경국이 의뢰 한 "저탄소 사회를 향한 고강도 강도 복합 재료를 개발하기위한 프로젝트"의 일환으로 더욱 발전 할 것입니다 샘플은 재료의 사용을 공동으로 개발하기 위해 민간 부문에 제공 될 것입니다