تواجه الاستفادة من خواص أنابيب الكربون النانوية الميكانيكية بعض الصعوبات، فأطول أنبوب كربوني أنتج لم يزد طوله عن 20 سنتيمترًا، كما أن وضعها داخل المواد الأخرى، مثل: الخرسانة أدى إلى نتائج عكسية. بالإضافة إلى كون ثورة النانوتيوب في الوقت الحالي في مراحلها الأولى، فالبلاستيك الممزوج بأنبوب النانو متعدد الطبقات منخفض الثمن، وإضافة أنبوب النانو إلى البلاستيك يجعله موصلاً التيار الكهربي أفضل من النحاس. ويقول ديفيد كارول من جامعة كليمسون في جنوب كارولينا: «إنه عند إضافة أنبوب كربوني نانوي إلى بعض أنواع البلاستيك موصل الكهرباء، مثل: بولي أنيلين (Polyaniline)، يجعله أفضل من الموصلات النحاسية، ويمكن استبدال الموصلات النحاسية السميكة في الطائرات بموصلات بلاستيكية خفيفة الوزن؛ مما يؤدي إلى تخفيض استهلاك الوقود» ⁽⁵⁰⁾.

وأكثر مجالات النانوتيوب إثارة هو تأثيرها في المواد البلاستيكية المنتجة الجهد الكهربي حال تعرضها لمؤثر خارجي: كالضغط، أو الحرارة، والمعروفة علميًّا باسم «بيرو بلاستيك». واكتشف كارول أيضًا أن فلوريد البولي فينيلايدين (Polyvinylidenefluoride)، والمستخدم على نطاق واسع داخل أجهزة الأشعة الصوتية، قد لوحظ تضاعف حساسيته للضغط ثلاث مرات بعد رش النانوتيوب على سطحه. والمثير أن كمية النانوتيوب المطلوبة قليلة جدًّا، وتكفي قطعة واحدة لكل 8000 قطعة بوليمر. إن أحد التفسيرات العلمية للتحسن في خواص «بيزوبلاستيك» الكهربية يظهر أن النانوتيوب تثبت جزيئات البلاستيك التي تفقد هيكلها أثناء إنتاجه وتعرضه للسحب، والضغط، والثني.

كما أضاف كارول وزملاؤه نانوتيوبًا إلى الخلايا الشمسية البلاستيكية، ووجدوا أن كفاءتها زادت بمقدار 50 ألف مرة في تحويل الطاقة الشمسية إلى تيار كهربي عن نظيرتها بدون وجود النانوتيوب. ويحرص الباحثون على صناعة الخلايا الشمسية من البلاستيك؛ لأنّ البوليمر منخفض الثمن، ويمكن إنتاجه بكميات كبيرة، حيث إنّ أشعة الشمس عندما تسطع على ألواح البوليمر تحرّر الإلكترونات، والثقوب موجبة الشحنة؛ لتتوجه إلى الأقطاب الكهربية من أجل توليد التيار الكهربي. وإلى الآن لم تستطع الشحنات الكهربية المتكوّنة على سطح البوليمر من أشعة الشمس الحركة عبر مادة البوليمر بسهولة؛ لأنها تتجمع مرة أخرى، فتولد إضاءة قبل وصولها إلى الأقطاب الكهربية، وبقياس ذلك وجد أنه يولد من كل مليون فوتون واحد فقط تيار كهربي، وليس هذا فحسب، بل عمره قصير أيضًا، فبعد ساعتين من تعرضه لأشعة الشمس يتسلل الأكسجين إليه، فيبدد شحنته الكهربية. بيد أن وضع شبكة من النانوتيوب على سطح البوليمر يفتح للشحنات الكهربية الطريق إلى الأقطاب الكهربية. وقد نجح كارول وزملاؤه في رفع كفاءة الخلايا الشمسية من البوليمر إلى 50 ألفاً في المليون بدلاً من واحد؛ مما أطال عمرها، وأعطاها جدوى اقتصادية. ومن المعلوم أنّ الخلايا الشمسية من السيلكون تفوقها بمرات كثيرة، ولكن كارول يتوقع الاهتمام بالخلايا المزودة بالنانوتيوب؛ لأنها تستخدم في عمل مجموعات من الخلايا المولدة التيار الكهربي.

شكل رقم (32) الخلايا الشمسية البلاستيكية المطعمة بأنابيب الكربون النانوية (10).

وقد استفاد مصنعو السيارات من كفاءة النانوتيوب في التوصيل الكهربي، وكذلك فعل مصنعو الإلكترونيات، حيث استفادوا من خواص النانوتيوب في جراب حفظ الرقائق، وأقراص التخزين المصنوعة من البلاستيك المطعم بالنانوتيوب؛ ليبدد أي شحنة كهربية قبل وصولها إلى الرقائق.

______________________________________________

هوامش

(10) www.saudicnt.org Saudi Center for Nanotechnology:

(50) Rotkin, S. V. and Subramoney, S. Applied Physics of Carbon Nanotubes: Fundamentals of Theory, Optics and Transport Device, ISBN 978-3-540-23110-3, August 1, 2005.

(51) مجلة علم وعالم للعلوم والاكتشافات والثقافة www.scienceandworld.com