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
صدرنشینی پژوهشگاه ملی سرطان جهاددانشگاهی در بین مراکز تحقیقات پزشکی
سازماندهی اطلاعات ۴۰ هزار پایاننامه ایرانیان خارج از کشور در ایرانداک
سرپرست پارک علم و فناوری فارس منصوب شد
دلتنگ لبخند آقای شهیدیم...
دلیل تأخیر در بازنگری نقشه جامع علمی از زبان دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی
دارویی که تمام نشانگرهای سرطان را از بین برد
بارش بیشتر باران باعث از بین رفتن خشکسالی میشود؟
اولین پرواز مداری «استارشیپ» به تعویق افتاد
تصویر وایرال شده از سرباز اوکراینی
اپل، سامسونگ و گوگل متهم به نقض پتنت صدای فضایی
۸۴ دانشآموز و ۱۸ معلم تهرانی در دو جنگ اخیر به شهادت رسیدند
تغییر کتابهای درسی پایه اول؛ از فارسی تا ریاضی
وزیر آموزش و پرورش: دریافت وجه هنگام ثبتنام مدارس دولتی ممنوع است
۱۵۰۷ فضای آموزشی در جنگ دچار آسیب شد
«دلیران» اولین مستندمسابقه برای کودکان است/ پخش از شبکه کودک
انیمیشن ایرانی «سفینه نجات» امیدبخش است
رونمایی از یک صدای گمشده در کنسرت سازهای ایرانی بنیاد رودکی
راویان جنگ رمضان در رادیو صبا تجلیل میشوند
نتایج المپیاد علمی دانشجویان علوم پزشکی کشور اعلام شد
فرصت مجدد شرکت در آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی علوم پزشکی ۱۴۰۵ فراهم شد
برگزیدگان بیستمین دوره مسابقات ربوکاپ آزاد ایران معرفی شدند
اوپن ای آی هم هک شد
تأکید رئیس دانشگاه تهران و سفیر پاکستان بر تقویت دیپلماسی علمی
ورود بیش از ۷۵۰ هزار دانشجوی جدید به دانشگاهها در مقاطع مختلف
اعلام ۱۰ اولویت پژوهشی برای اتصال ریلی چین به اروپا از مسیر ایران
فراخوان اولویتهای پژوهشی و فناوری سازمان سنجش آموزش کشور منتشر شد
کلاسهای دانشگاههای غیردولتی غیرانتفاعی حضوری برگزار میشود
روایت ۲۰۰ شب استقامت تاریخی در ایران
«انسان و حیوان»؛ گفتگوی کشیشی مسیحی و روحانی مسلمان درباره اخلاق
آیا «الگوریتمها» ما را از نو می سازند!؟ چالش انسان عصر دیجیتال
لیگهای صنعتی ربوکاپ از سال آینده راه اندازی میشود
عرضه دستاوردهای شرکتهای دانشبنیان در نمایشگاه فناوریهای پیشرفته چین
تأکید بر پرورش نسلی دانا، اخلاقمدار و پاسخگو به نیازهای جامعه
هوش چینی در یک وب سایت دولتی آمریکا
نخستین اختراع کشور در زمینه سلول زیستی خورشیدی
امام حسن عسکری(ع) چگونه شیعه را برای عصر غیبت آماده کرد؟
روایتی از نخستین شاهدان تولد امام زمان(عج)؛ مهمترین اقدام امام عسکری
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
سال تحصیلی دانشگاهها از امروز آغاز شد
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
وطندوستی در نگاه اسلام فضیلت است یا تعصب؟
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
حضور مقتدرانه بانوان کلاهکج در رزمایش جانفدا
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
فراخوان ارسال مقالات به همایش اربعین در مکتب امام شهید
خبرنگار آمریکایی: گازوییل در فلوریدا و تگزاس تمام شده است+عکس
براساس قواعد فقهی تنظیم گری فضای مجازی ضروری است
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
جانفدایان مسلح به شمشیر و کاتانا
دانشگاه مبعوث رستاخیز دانایی در امتداد غیرت ملی
برگزاری صد و نود و ششمین شب شعر طنز «در حلقه رندان»
فانوس دریایی ادبیات کودک؛ ۸۲ سالگی خالق قصههای مجید
رمزگشایی از یک مشکل رایج اجتماع؛چرا یکدیگر را به آسانی قضاوت می کنیم؟
ولادت امام حسن عسکری(ع) هیئت کجا برویم؟
فرماندار کالیفرنیا کلید قطع هوش مصنوعی ایجاد می کند
مصر حساب شبکه های اجتماعی کاربران زیر ۱۳ سال را ممنوع کرد
جمینای هم هکر شد
ویرایش جدید کتاب «امین زبان و ادب پارسی» منتشر شد
خاتمِ گمشده را باز بجو ای ایران! که بدان حلقه جهان زیر نگین ما بود
ورود کتابهای دیجیتال، پایان عمر کتابهای چاپی نیست
مدادهایی که بعد از تمام شدن، سبز میشوند
ادبیات پایداری روایتی مویرگی از زندگی است
از علیرضا طبایی «باید به آفتاب بگویم»
چه کسی گفته است قهرمانها فقط در خط مقدم ساخته میشوند؟
نوجوان را دستِ کدام کتاب بسپاریم؟
غذا چگونه جایگاه اجتماعی و منزلت افراد را شکل میدهد؟
روایت رادیو تهران از دفاع مقدس؛ از مادران جنگ تا بدرقه فرزندان شهدا
حمایت از فلسطین باعث حذف رپر مشهور شد
فیلم ۱۰۰ جشنواره ایدههاست، روایت فیلمسازان جوان از جنگ در بستر زندگی
معرفی بهترین برنامههای تلویزیونی ۲۰۲۶؛ «خلیج بیوه» ۱۴ جایزه امی برد
نتایج نهایی ۵ آزمون گروه علوم پزشکی منتشر شد
دانشگاه صنعتی امیرکبیر بهدنبال جذب دانشآموزان مستعد کشورهای همسایه
شناسایی خشکیدگی درختان جنگلی با هوش مصنوعی
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
بیل گیتس: همه دولت های جهان عقب تر از هوش مصنوعی هستند
آزمون عملی علوم ورزشی در ۲۶ حوزه کشور کلید خورد
سامانه «سادان» برای ارزشگذاری داراییهای نامشهود راهاندازی میشود
سیامک صفری: ظرفیت بازگشت به سریالهای نوستالژیک اضافه میشود
حمایت از فلسطین باعث حذف رپر مشهور شد
از علیرضا طبایی «باید به آفتاب بگویم»
بیش از ۱۰۰ میلیارد دقیقه مکالمه و ۸۶ میلیارد پیامک تنها در ۳ ماه
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
معرفی بهترین برنامههای تلویزیونی ۲۰۲۶؛ «خلیج بیوه» ۱۴ جایزه امی برد
روند پرداخت یارانههای تغذیه دانشجویان بدون تغییر ماند
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
روایت رادیو تهران از دفاع مقدس؛ از مادران جنگ تا بدرقه فرزندان شهدا
ادبیات پایداری روایتی مویرگی از زندگی است
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
فیلم ۱۰۰ جشنواره ایدههاست، روایت فیلمسازان جوان از جنگ در بستر زندگی
غذا چگونه جایگاه اجتماعی و منزلت افراد را شکل میدهد؟
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
چه کسی گفته است قهرمانها فقط در خط مقدم ساخته میشوند؟
نوجوان را دستِ کدام کتاب بسپاریم؟
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
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.