חוקרים מצאו דרכים מקוריות לשלב בין פלסטיק לבין ננו-חלקיקים ולהעניק להם בכך תכונות חדשות. חומרים חדשניים אלו יוכלו לתרום במגוון תחומים, לדוגמא בפיתוח ציפויים יעילים יותר למטוסי-קרב כנגד ברקים
כיום, רכיבי פלסטיק חיוניים עבור תחומים רבים בתעשייה – ברכיבי בנייה קלי-משקל, בייצור מכוניות ובהנדסת חשמל, לדוגמא. עכשיו, חוקרים מצאו דרכים מקוריות לשלב בין פלסטיק לבין ננו-חלקיקים ולהעניק להם בכך תכונות חדשות. חומרים חדשניים אלו יוכלו לתרום במגוון תחומים, לדוגמא בפיתוח ציפויים יעילים יותר למטוסי-קרב כנגד ברקים.
באופן מובן מאליו, יצרני כלי-טיס מתאמצים להגן על המכונות שלהם כנגד ברקים, אולם אפילו כלי-טיס המורכבים מאלומיניום לא תמיד נמלטים לחלוטין ללא פגע. וכאשר רכיבים פולימריים – לרוב פלסטיק מחוזק בסיבי פחמן (carbon fiber reinforced plastics ,CFRPs) – משולבים בעיצוב כגורם להפחתת משקל, המצב הופך לבעייתי עוד יותר, מאחר ורכיבים אלו אינם מוליכים חשמל באותה המידה שמוליך האלומיניום.
חוקרים ממכון Fraunhofer לטכנולוגיות ייצור ולחומרים מתקדמים בגרמניה פיתחו כעת תהליך להכנת חומרים חדשים שיעניקו לכלי-טיס הגנה טובה יותר כנגד ברקים. החוקרים התמקדו בתכונות החומר הייחודיות של ננו-צינורות פחמן.
ננו-צינורות פחמן הם מהסיבים החזקים והקשיחים ביותר הידועים היום, ובעלי מוליכות חשמלית גבוהה במיוחד. על-מנת להעביר את התכונות שלהם לחומרי-הפלסטיק המחוזקים בסיבי-פחמן, המדענים הצליחו למזג בין ננו-חלקיקים אלו לבין חומרי פלסטיק. “ע”י ערבוב החומרים הללו הצלחנו לשפר באופן משמעותי את התכונות של חומרי-הפלסטיק,” מציין ד”ר Uwe Lommatzsch, אחד ממנהלי המיזם במכון. לשם ההדגמה, ננו-צינורות פחמן יכולים לשמש להגברת המוליכות החשמלית של פלסטיק, ולהפחתת בזבוזי החום שבו באמצעות הוספה של חלקיקי מתכת.
גורם המפתח טמון בתהליך הערבוב עצמו, אומר החוקר: “ננו-החלקיקים חייבים להיות אחידים מאוד ולעיתים קשורים בחוזקה לפולימר.” לשם כך, המדענים השתמשו בטכנולוגית פלסמה. הם השתמשו בפלסמה אטמוספרית בכדי לשנות את החלקיקים בצורה כזו שיוכלו להיקשר כימית בקלות לפולימר.
החוקר הראשי מתאר את השיטה: “אנו מרססים את החלקיקים – ננו-צינורות הפחמן – לתוך פלסמה אטמוספרית זו.” מיד לאחר-מכן הם מוכנסים לממס המתאים ובשלב הבא הממס משמש לעיבוד הפולימר עצמו. התהליך נמשך מספר שניות בלבד – יתרון משמעותי לעומת השיטה הקודמת, שבה הוכנו ננו-הצינורות בתוך חומצה כימית ובתהליכים כימיים “רטובים”. שיטה זו נמשכה מספר שעות או ימים, וחייבה שימוש בכימיקלים רבים יותר והובילה ליצירת כמויות פסולת רבות יותר. פרט לחומרי-פלסטיקה מחוזקים, לחוקרים יש מספר יישומים אפשריים נוספים.
מסביר אחד מהחוקרים: “אנו מסוגלים להפחית את תכונות בזבוז החום של רכיבי אלקטרוניקה באמצעות ציפוי חלקיקי הנחושת או האלומיניום במבודד חשמל ע”י תהליך הפלסמה ואז שילובו בתוך הפולימר”. החוקר מוסיף:¨”חימום-יתר של רכיבים הינו בעיה משמעותית בתעשיית האלקטרוניקה”. בנוסף, החוקרים תכננו שיטה להפחתת אובדנים אלקטרומגנטיים באמצעות השימוש בתהליך פלסמה זה על-מנת לצפות חלקיקים מגנטיים רכים, כגון ברזל, ובשלב הבא מיזוגם לתוך הפלסטיק.
