نانوالیاف‌های الماس رقیبی برای گرافین‌ها

مدت‌ها گرافین‌ها به عنوان شگفت‌انگیزترین ماده‌ی ساخته شده به دست بشر تلقی می‌شدند و این ماده توجه دانشمندان را به خود جلب کرده بود. گرافین‌ها برای ساخت مواد گوناگون از عینک‌های دید در شب گرفته تا منابع ذخیره انرژی به کار برده شده‌اند. اکنون پژوهشگران سراسر جهان با یک ماده‌ی جدید روبرو هستند و آن را رقیب گرافین‌ها می‌دانند. این ماده چیزی نیست جز نانوالیاف‌ الماس.

اسم ماده تا حدودی ویژگی‌هایش را بیان می‌کند. در واقع بخش زیادی از این ماده از الماس ساخته شده و به عنوان ماده‌ی انقلابی نسل جدید از مشتقات کربن مطرح شده است. این ماده به طور شگفت‌انگیزی نازک و در عین حال به همان اندازه مقاوم است. اگر بخواهیم از نظر فنی صحبت کنیم می‌توان گفت ما با نوعی دگرشکل از کربن همانند گرافین روبرو هستیم که به شکل شبکه‌ی الماس یک بعدی بوده و با اتم‌های هیدروژن پوشیده شده است. برای ساخت این ماده، اتم‌های بنزن به صورت انبوه جمع شده و تحت فشار قرار می‌گیرند.

هنوز برای صحبت در مورد کاربردهای الیاف نانوالماس کمی زود است و پژوهشگران فعلا در حال انجام پژوهش‌های بیشتر روی این ماده هستند اما چیزی که مسلم است این که الیاف نانوالماس کاربردهای گوناگونی می‌توانند داشته باشند. گروهی از دانشمندان دانشگاه فناوری کوینزلند استرالیا پس از یک تحقیق اعلام کرده‌اند که مقاومت و کاربردهای این مواد از آنچه که پیشتر تصور می‌شد بیشتر است.

نتیجه یک بررسی در MIT نشان داده که این ماده می‌تواند در برخی کاربردها به صورت سخت و برخی کاربردها به صورت نرم و انعطاف‌پذیر به کار برده شود. با کاربرد شبیه‌سازی دینامیکی مولکولی پیشرفته، پژوهشگران استرالیایی توانستند گونه‌ای از نانوالیاف‌های الماس را بسازند که در ساختار آنها نوعی لولاهای درونی وجود داشت و باعث می‌شد این الیاف به آسانی قابلیت خم و تا شدن داشته باشند. به عبارت دیگر این سوپرماده‌ی جدید هم می‌تواند به شکل یک اسپاگتی ترد و نپخته و هم به شکل نرم و انعطاف‌پذیر ساخته شود. گام بعدی پژوهش‌ها این است که نانوالیاف‌ کربن را در شرایط طبیعی و بیرون از محیط شبیه‌سازی شده مورد آزمایش قرار دهند. این گروه در گزارش خود اعلام کردند:

نرمی کنترل‌پذیر این ماده به همراه چگالی بسیار کم آن و همچنین مدول یانگ بالا، این ماده را برای ساخت سازه‌های نانو با مقاومت بسیار زیاد مناسب می‌کند. 

مدول یانگ به مقدار گرایش ماده برای بازگشت به حالت اولیه پس از قرار گرفتن زیر فشار گفته می‌شود. جان بدینگ (John badding) پژوهشگر دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا سال پس از کشف نانوالیاف الماس گفت:

به نظر می‌رسد یک جواهرساز چیره‌دست کوچکترین الماس‌های ممکن را در ساخت یک گردنبند مینیاتوری به کار برده باشد. چون این ماده ذاتا از جنس الماس است انتظار می‌رود که بسیار سخت، بسیار مقاوم و همچنین بسیار سودمند و پرکاربرد باشد.

بنا به برخی گزارش‌ها این ماده به قدری مقاوم است که حتی می‌تواند برای ساخت آسانسور فضایی در آینده به کار برده شود.  هنوز برای پی بردن به روش‌های ساخت انبوه این ماده به زمان و کار بیشتری نیاز است اما این پژوهش اخیر نشان می‌دهد که ذرات نانوالیاف الماس تا چه اندازه می‌توانند نویدبخش و امیدوارکننده باشند.