นิตยสาร Scientific American ระบุว่า หากสร้างบันไดเชื่อมระหว่างโลกกับดวงจันทร์ วัสดุเพียงชนิดเดียวที่สามารถทอดข้ามระยะทางไกลขนาดนั้นได้โดยไม่ถูกน้ำหนักของตัวเองดึงให้ขาดออกจากกัน คือ ท่อนาโนคาร์บอน
ท่อนาโนคาร์บอนเป็นวัสดุควอนตัมแบบหนึ่งมิติที่มีโครงสร้างพิเศษ โดยทั่วไปแล้วค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนของมันจะสูงกว่าทองแดงถึง 10,000 เท่า ความแข็งแรงดึงสูงกว่าเหล็กถึง 100 เท่า แต่มีความหนาแน่นเพียง 1/6 ของเหล็ก เป็นต้น จึงเป็นหนึ่งในวัสดุที่ทันสมัยและใช้งานได้จริงมากที่สุด
ท่อนาโนคาร์บอนเป็นท่อทรงกลมแกนร่วมที่ประกอบด้วยอะตอมคาร์บอนหลายชั้นถึงหลายสิบชั้นเรียงตัวกันในรูปแบบหกเหลี่ยม โดยมีระยะห่างระหว่างชั้นคงที่ประมาณ 0.34 นาโนเมตร และมีเส้นผ่านศูนย์กลางโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 2 ถึง 20 นาโนเมตร
เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน (TPU)มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์ และการแพทย์ เนื่องจากมีความแข็งแรงเชิงกลสูง แปรรูปได้ง่าย และเข้ากันได้ดีกับสิ่งมีชีวิต
โดยการผสมแบบหลอมเหลวทีพียูด้วยการผสมคาร์บอนแบล็กนำไฟฟ้า กราฟีน หรือท่อนาโนคาร์บอน ทำให้สามารถเตรียมวัสดุผสมที่มีคุณสมบัตินำไฟฟ้าได้
การประยุกต์ใช้วัสดุคอมโพสิตผสม TPU/คาร์บอนนาโนทิวบ์ในอุตสาหกรรมการบิน
ยางล้อเครื่องบินเป็นส่วนประกอบเพียงส่วนเดียวที่สัมผัสพื้นระหว่างการขึ้นและลงจอด และได้รับการยกย่องว่าเป็น "สุดยอดผลิตภัณฑ์" ของอุตสาหกรรมการผลิตยางมาโดยตลอด
การเติมวัสดุคอมโพสิตผสม TPU/คาร์บอนนาโนทิวบ์ลงในยางดอกยางเครื่องบินทำให้ได้คุณสมบัติพิเศษ เช่น ป้องกันไฟฟ้าสถิต นำความร้อนได้ดี ทนต่อการสึกหรอสูง และทนต่อการฉีกขาดสูง เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของยาง นอกจากนี้ยังช่วยให้ประจุไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นจากยางระหว่างการขึ้นและลงจอดถูกส่งต่อไปยังพื้นอย่างสม่ำเสมอ และยังช่วยประหยัดต้นทุนการผลิตได้อีกด้วย
เนื่องจากขนาดระดับนาโนของท่อนาโนคาร์บอน แม้ว่าจะสามารถปรับปรุงคุณสมบัติต่างๆ ของยางได้ แต่ก็ยังมีอุปสรรคทางเทคนิคมากมายในการนำท่อนาโนคาร์บอนไปใช้งาน เช่น การกระจายตัวที่ไม่ดี และการฟุ้งกระจายระหว่างกระบวนการผสมยางอนุภาค TPU นำไฟฟ้ามีอัตราการกระจายตัวที่สม่ำเสมอกว่าพอลิเมอร์เส้นใยคาร์บอนทั่วไป โดยมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตและการนำความร้อนของอุตสาหกรรมยาง
อนุภาคนาโนคาร์บอน TPU ที่นำไฟฟ้าได้นั้นมีคุณสมบัติเด่นในด้านความแข็งแรงเชิงกล การนำความร้อนที่ดี และความต้านทานปริมาตรต่ำ เมื่อนำไปใช้ในยางรถยนต์ เมื่อใช้อนุภาคนาโนคาร์บอน TPU ในรถยนต์ใช้งานพิเศษ เช่น รถบรรทุกขนส่งน้ำมัน รถบรรทุกขนส่งสินค้าไวไฟและวัตถุระเบิด เป็นต้น การเติมนาโนคาร์บอนลงในยางรถยนต์ยังช่วยแก้ปัญหาการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตในรถยนต์ระดับกลางถึงระดับสูง ลดระยะเบรกบนพื้นเปียกและแห้ง ลดแรงต้านการหมุนของยาง ลดเสียงรบกวนของยาง และเพิ่มประสิทธิภาพในการป้องกันไฟฟ้าสถิตอีกด้วย
การประยุกต์ใช้อนุภาคนำไฟฟ้านาโนทิวบ์คาร์บอนบนพื้นผิวของยางรถยนต์สมรรถสูงได้แสดงให้เห็นถึงข้อดีด้านประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมมากมาย รวมถึงความต้านทานการสึกหรอและการนำความร้อนสูง ความต้านทานการหมุนต่ำและความทนทาน คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตที่ดี ฯลฯ สามารถนำไปใช้ในการผลิตยางรถยนต์สมรรถสูง ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีโอกาสทางการตลาดที่กว้างขวาง
การประยุกต์ใช้การผสมอนุภาคนาโนคาร์บอนกับวัสดุพอลิเมอร์สามารถสร้างวัสดุคอมโพสิตใหม่ที่มีคุณสมบัติเชิงกลดีเยี่ยม การนำไฟฟ้าที่ดี ความต้านทานการกัดกร่อน และการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า วัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์นาโนทิวบ์คาร์บอนถือเป็นทางเลือกใหม่แทนวัสดุอัจฉริยะแบบดั้งเดิม และจะมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวางมากขึ้นในอนาคต
วันที่เผยแพร่: 28 สิงหาคม 2568