به گزارش ثریا - این مقاله با عنوان توصیف تراوش گرما و الکتریسیته در قالب یک نظریه واحد جهانشمول و ساخت نسل جدیدی از مواد مرکّب پیشرفته، با حل نظری و تجربی یک مساله چالشی چندین ساله در مورد تراوش گرما و الکتریسیته در مواد مرکّب (کامپوزیت)، اکنون نوید نسل جدیدی از مواد پیشرفته سبکوزن با رسانندگی الکتریکی و گرمایی بالا را میدهد.
نتایج این پژوهش در جدیدترین شماره (دسامبر ۲۰۲۲) مجله معتبر بررسیهای فیزیک کاربردی (Applied Physics Reviews) به چاپ رسیده که به دلیل اهمیت آن، توسط سردبیران مجلّه به عنوان مقاله شاخص (Featured Article) برجسته شده است.
براساس گزارش روابط عمومی دانشگاه صنعتی شریف، در این مقاله آمده است: بهبود خواص یک ماده از طریق افزودن مقادیر اندکی از یک یا چند ماده دیگر به آن و ساخت یک ماده مرکّب (کامپوزیت)، قدمتی به اندازه تاریخ بشر دارد. به عنوان مثال، میتوان از کاهگل نام برد که در آن استحکام مکانیکی خاک رس از طریق افزودن کاه به خاک تقویت میشود یا فولاد ضد زنگ که در آن خواص فیزیکی و شیمیایی آهن از طریق افزودنیهایی نظیر کربن بهبود مییابد.
میزان بهبود خواص ماده مرکّب معمولاً به صورت مستقیم با مقدار ماده افزودنی متناسب است، امّا در این میان، رسانندگی الکتریکی مواد مرکّب ویژگی بسیار جالب و منحصر به فردی از خود نشان میدهد که به آن اصطلاحاً تراوش (percolation) میگویند. اگر به یک ماده ذاتاً عایق الکتریکی (نظیر اغلب پلیمرها و پلاستیکها) مقادیری از یک ماده رسانای الکتریکی (مثلاً ذرات فلزی) اضافه شود، تا یک آستانه مشخصی از مقدار ماده رسانا (آستانه تراوش الکتریکی)، ماده مرکّب همچنان نارسانا باقی میماند. اما با افزایش مقدار بارگذاری ماده رسانا و عبور از آستانه تراوش، ماده مرکّب به طور ناگهانی رسانا میشود.
برای توصیف این پدیده، مدل فیزیکی ساده و در عین حال قدرتمند و جهانشمولی به نام مدل تراوش وجود دارد که از مقیاسهای زیراتمی تا ابعاد کیهانی صادق بوده و قادر به توصیف بسیاری از پدیدههای طبیعی دیگر نظیر انتشار بیماری یا پخش شایعه در جامعه تا آتشسوزی جنگلها و گسترش تومورهای سرطانی در بدن نیز هست.
باوجود مشابهتهای فراوان میان فیزیک رسانش الکتریسیته و رسانش گرما در مواد، وجود یا عدم وجود آستانه تراوش گرمایی در مواد مرکّب چندین دهه است که به موضوع بحث داغ میان پژوهشگران تبدیل شده است. اغلب مطالعات تجربی انجام شده در این زمینه به این نتیجه رسیدهاند که رسانش گرما در یک مادهی ذاتاً رسانای ضعیف گرما، هیچگاه با افزودن یک ماده که رسانای خوب گرما باشد، بهبود نمییابد.
مطالعات اندکی نیز که در آنها بهبود رسانش گرما در مواد مرکّب گزارش شده است با مدل ساده تراوش قابل توصیف نیستند و این افزایش رسانندگی گرمایی را در مقادیر بارگذاری بسیار زیاد و غیرکاربردی (بیش از ۵۰ درصد وزنی ماده افزودنی) بدست آوردهاند. همچنین برخی مطالعات نظری اساساً تراوش گرمایی در مواد مرکّب را نامحتمل دانستهاند.
حال در یک پژوهش پیشگامانه، گروهی از پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف، با تلاش نوید ساریخانی (دانشکده مهندسی مکانیک) و زهره عربشاهی (دانشکده فیزیک) به سرپرستی دکتر علیرضا مشفق (دانشکده فیزیک) و همکاری دکتر عباسعلی صابری (دانشکده فیزیک، دانشگاه تهران)، موفق به طراحی، فرمولبندی و ساخت مواد مرکّب پیشرفتهای شدند که در آنها آستانه تراوش الکتریکی و گرمایی به طور همزمان و در بارگذاریهای بسیار کم از ماده رسانا (کمتر از ۲ درصد وزنی) مشاهده میشود.
برای ساخت این مواد مرکّب از افزونههای نانوساختار (نانولولههای کربنی چنددیواره، گرافن و نیترید بور) در بستر پلیمری (پلیپروپیلن) استفاده شده است. این گروه پژوهشی همچنین یک نظریه واحد جهانشمول، در چارچوب یک مدل تراوش تعمیمیافته برای توصیف مشاهدات تجربی خود توسعه دادهاند. مطابق این نظریه جدید، تراوش گرما در مواد مرکّب در کلاس جهانی مسایل تراوش با دو نمای بحرانی قرار میگیرد و از این نظر مشابه رسانش الکتریکی در الکترولیتها یا شبکهای از مقاومتهای الکتریکی و خازنها است.
چشمانداز وسیعتر این پژوهش، توسعه نسل جدیدی از مواد مرکّب سبک با رسانندگی الکتریکی و گرمایی قابل تنظیم و بالاست که میتواند کاربردهای متنوعی در صنایع هوایی، صنایع خودروسازی، پوششهای محافظ در مقابل جذب امواج الکترومغناطیس، بستهبندی قطعات الکترونیک، خمیرهای گرمایی و مواد ترموالکتریک داشته باشد.
نتایج این پژوهش در جلد ۹، شماره ۴ (دسامبر ۲۰۲۲) مجلّه معتبر بررسیهای فیزیک کاربردی (Applied Physics Reviews) از انتشارات انستیتو فیزیک آمریکا (AIP) با ضریب تأثیر ۱۹.۵۳ (ضریب تأثیر پنج ساله ۲۰.۵۶) به چاپ رسیده است.
اصل مقاله را اینجا مطالعه کنید.
منبع : دانشگاه صنعتی شریف
مدارک مورد پذیرش برای آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی اعلام شد
دانشگاه آزاد شرایط امتحانات پایانترم دانشجویان ارشد و دکتری در شهر محل سکونت را اعلام کرد
مخاطب از دیدن این سریال تکراری خسته نمیشود؛ جادوی «مختارنامه» چیست؟
مجریان تراز زبان فارسی معرفی شدند؛ پدافند زبانی با اجرا!
این ۳ کارگردان معروف برای تشییع رهبر شهید مستند میسازند
توییت جدید محمدباقر قالیباف با انتشار صحنه سیو بیرانوند+عکس
از گاندی تا کارلایل، همه مرید حسین (ع)
ماشین ثروتاندوزی امویان؛ از باندبازی تا احیای هدایای نوروزی
همانگونه که جسم به روزی مادی نیاز دارد، روح نیز به معرفت محتاج است
آیا ماجرای ازدواج حضرت قاسم (ع) در کربلا صحت دارد؟
«حسینیه بهشت»، پیوند خانههای شهدا با خیمههای عاشورا
مهلت ثبتنام در کاروان قرآنی اعزامی به اربعین تا ۵ تیرماه
عکس | جایزه بهترین بازیکن دیدار در دستان علی بیرو
گوشوارههایی که تاریخ فراموششان نکرد
چمران هنوز زنده است
یک فهرست متفاوت از بهترینهای سال ۲۰۲۶ در نیمه راه؛ مستقلها پیشتازند
آمادگی دانشگاه پیام نور برای میزبانی از آزمونهای سایر دانشگاهها
امتحانات پایانترم تحصیلات تکمیلی دانشگاه آزاد حضوری شد
مذاکره با دستگاهها برای توسعه صادرات محصولات فریلنسرها
زمان مصاحبههای آزمون دکتری سال ۱۴۰۵ تغییر کرد
تمدید مهلت ارسال مقالات سومین همایش هیئت و آیینهای مذهبی
زمان برگزاری آزمون زبان انگلیسی تولیمو تغییر کرد
سیره عملی میرزا جواد آقا ملکی تبریزی، مبتنی بر اصل «شکستن منیت» بود
افتتاح مسجد السلام در امارات با ظرفیت ۴ هزار نمازگزار
بنیامیه، نخستین و وحشتناکترین «خصولتی» تاریخ اسلام
بذر انحراف مجاهدین از سال۴۴ کاشته شد/نقش ساواک و زندان در تعمیق انحراف
شیخ حسین انصاریان: چشمی که بر حسین (ع) گریه کند در قیامت گریان نیست
افبیآی شهر کامل با بیمارستان، هتل و نیروگاه ساخت تا حملات سایبری را تمرین کند
بررسی ظرفیتهای هوش مصنوعی برای ارتقای خدمات زائران در نشست مشترک معاونت علمی و آستان قدس رضوی
ممنوع شدن هوش مصنوعی برای دانش آموزان ابتدایی نروژی
ناسا یک رصدخانه فضایی را در میانه زمین و آسمان به ارتفاع بالاتر میبرد
مصوبات جدید فرصتهای تحقیقاتی خارج از کشور دکتری ابلاغ شد
زنان بیشترین داوطلبان آزمون سمپاد/ نتایج اوایل مرداد اعلام میشود
سریال جدید «سرخدار» در راه آنتن: عمار تفتی به تلویزیون بازگشت
کشف نشانههای اولیه افسردگی در چشم کودکان
دانشمند ایرانی: مغز ما برای این همه خبر بد طراحی نشده است
تنش در ایستگاه فضایی بالا گرفت: ناسا از فضانوردانش خواست پناه بگیرند
محققان هشدار دادند: ایجاد نقاط داغ آلودگی در تنگه هرمز به دلیل ترافیک دریایی
یکی از این ستارههای دوقلو یک سیاره فراخورشیدی را بلعیده است
میلیاردرهای حوزه فناوری راز جوانی ابدی را کشف کردهاند؟
تصویری از یکی از شهدای کوچک امروز لبنان
وزیر آموزش و پرورش: بهرهبرداری از ۲۰۰ تا ۲۵۰ کلاس درس جدید در خراسان رضوی
معاون تربیتبدنی و سلامت: یک میلیون دانشآموز سفیر ایمنی و کمکهای اولیه شدند
۵۰۰ هزار دانشآموز زیر چتر کارت نشاط قرار گرفتند
آزمون مدارس سمپاد و نمونه دولتی با بیش از نیم میلیون داوطلب برگزار شد
پرداخت حقوق فرهنگیان بدون تاخیر انجام میشود
قصهای خواندنی برای کودکان: وقتی روباه جنگل را بههم ریخت
حسن طهرانیمقدم پدر موشکی ایران چگونه با نمیشودها مبارزه کرد؟
از بچههای میناب تا ناوچه دنا و انستیتو همه در مستندهای جدید جنگی
مهرانه مهین ترابی پس از ۲۳ سال دوری از تئاتر به صحنه باز میگردد
سریالهای جدید برای پخش دوبله شدند
مادران برای کوچکترین شهید کربلا لالایی خواندند
راز زنده ماندن مومنان در برزخ؛ هدایت، مشروط به ولایت است
روایت حدادعادل از ویژگیهای آیت الله مجتبی خامنهای
ماجرای خواندنی دیدار دکتر شریعتی و علامه جعفری
حجت الاسلام پناهیان: شفافیت نامه اخیر رهبری نشانه قدرت جمهوری اسلامی است
تمدید مهلت پذیرش دانشجویان بینالمللی در دانشگاه علامه طباطبائی
قابلیت جدید واتساپ: پیام متنی یکبار قابل مشاهده به واتساپ میآید
شرکت اپل از گران شدن محصولات خود خبر داد
ساماندهی برنامههای هوش مصنوعی با محوریت تولید داخلی
هشدار وزیر علوم: هوش مصنوعی بدون اخلاق، پیشرفتهترین ابزار ظلم میشود
دادگاه در دهلی نو درخواست بازگشایی تلگرام را رد کرد
رشد استفاده از VPN در بعضی کشورهای اروپایی با قوانین جدید
انحصار قدرت و ثروت در الیگارشی اموی: از خلافت تا سلطنت
حجتالاسلام قمی: وحدت یعنی همبستگیِ آرا و سلایق متفاوت حول محور امام
راز زنده ماندن مؤمنان در برزخ تمسک به امام حق و ولی الله الاعظم است
اعلام مجموعههای امتحانی کنکور کارشناسی ارشد ۱۴۰۶
بازخوانی پنج فرمان راهبردی امام رضا (ع) در سلوک عاشورایی
فلسفه اسلامی و غفلت از «باید و نباید»های اجتماعی؛ یک شکاف تاریخی
اقتصاد فقط نان نیست؛ سلاح علی(ع) برای امنیت ملی و استقلال در برابر دشمنان
انتشار آثار میانرشتهای مسئلهمحور؛ اولویت جدید گروه سیاستپژوهی علوم انسانی
تغییر زمان آزمونهای کشوری و دانشگاهی به دلیل مراسم وداع و تشییع رهبر شهید
احیای اخلاق در زندگی فردی و اجتماعی با بازخوانی فلسفه عاشورا
بنی امیه چگونه به قدرت رسید؟/ تبارشناسی ۹۱ سال حکومت استبدادی
دعوت از عاشقان اهل بیت برای شرکت در طرح توسعه حرم امام حسین (ع)
منطقه زینبیه استانبول سیاهپوش محرم شد؛ آغاز برنامه های عزاداری
رئیس سازمان فضایی ایران خبر داد: بهکارگیری ظرفیتهای ویژه ماهوارهای در تشییع رهبر شهید انقلاب
زنگ میراث فرهنگی و موزه در مدارس نواخته میشود
معافیت برخی المپیادها از کنکور و همزمانی آزمونها؛ همچنان چالش اصلی دانشآموزان
قابل توجه دانش آموزان: برنامه جدید امتحانات نهایی اعلام شد+جدول
تغییر زمان آزمونهای کشوری و دانشگاهی به دلیل مراسم وداع و تشییع رهبر شهید
اعلام مجموعههای امتحانی کنکور کارشناسی ارشد ۱۴۰۶
انتشار آثار میانرشتهای مسئلهمحور؛ اولویت جدید گروه سیاستپژوهی علوم انسانی
هشدار وزیر علوم: هوش مصنوعی بدون اخلاق، پیشرفتهترین ابزار ظلم میشود
حجتالاسلام قمی: وحدت یعنی همبستگیِ آرا و سلایق متفاوت حول محور امام
مصوبات جدید فرصتهای تحقیقاتی خارج از کشور دکتری ابلاغ شد
راز زنده ماندن مؤمنان در برزخ تمسک به امام حق و ولی الله الاعظم است
دانشمند ایرانی: مغز ما برای این همه خبر بد طراحی نشده است
دادگاه در دهلی نو درخواست بازگشایی تلگرام را رد کرد
کشف نشانههای اولیه افسردگی در چشم کودکان
بازخوانی پنج فرمان راهبردی امام رضا (ع) در سلوک عاشورایی
انحصار قدرت و ثروت در الیگارشی اموی: از خلافت تا سلطنت
تنش در ایستگاه فضایی بالا گرفت: ناسا از فضانوردانش خواست پناه بگیرند
فلسفه اسلامی و غفلت از «باید و نباید»های اجتماعی؛ یک شکاف تاریخی
رشد استفاده از VPN در بعضی کشورهای اروپایی با قوانین جدید
روایت حدادعادل از ویژگیهای آیت الله مجتبی خامنهای
اقتصاد فقط نان نیست؛ سلاح علی(ع) برای امنیت ملی و استقلال در برابر دشمنان
حجت الاسلام پناهیان: شفافیت نامه اخیر رهبری نشانه قدرت جمهوری اسلامی است
پرداخت حقوق فرهنگیان بدون تاخیر انجام میشود
آزمون مدارس سمپاد و نمونه دولتی با بیش از نیم میلیون داوطلب برگزار شد
ممنوع شدن هوش مصنوعی برای دانش آموزان ابتدایی نروژی
شرکت اپل از گران شدن محصولات خود خبر داد
مادران برای کوچکترین شهید کربلا لالایی خواندند
یکی از این ستارههای دوقلو یک سیاره فراخورشیدی را بلعیده است
ساماندهی برنامههای هوش مصنوعی با محوریت تولید داخلی
ماجرای خواندنی دیدار دکتر شریعتی و علامه جعفری
راز زنده ماندن مومنان در برزخ؛ هدایت، مشروط به ولایت است
مهرانه مهین ترابی پس از ۲۳ سال دوری از تئاتر به صحنه باز میگردد
حسن طهرانیمقدم پدر موشکی ایران چگونه با نمیشودها مبارزه کرد؟
زنان بیشترین داوطلبان آزمون سمپاد/ نتایج اوایل مرداد اعلام میشود
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.