Porous carbon
ছিদ্রযুক্ত কার্বন (পিসি) হল বহুমুখী উপকরণ যার বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে, যার মধ্যে সেন্সর, অ্যাকচুয়েটর, তাপ নিরোধক এবং শক্তি রূপান্তর রয়েছে। পিসি-র কয়েকটি উদাহরণ হল গ্রাফিন এবং কার্বন ন্যানোটিউব-ভিত্তিক অ্যারোজেল। যে শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলি পিসিগুলিকে অনন্য করে তোলে সেগুলি হল তাদের কম ঘনত্ব, উচ্চ পরিবাহিতা, যান্ত্রিক নমনীয়তা এবং চরম পরিবেশে স্থিতিশীলতা। যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য পিসি-র স্থায়িত্ব নিশ্চিত করার জন্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করা গুরুত্বপূর্ণ। ছিদ্রযুক্ত কার্বন পদার্থের সংকোচক ভঙ্গুরতা অধ্যয়নের জন্য বিস্তারিত প্রচেষ্টা করা হয়েছে। 1999 সালে, আইজুকা এবং অন্যান্যরা। কাঠের সিরামিকের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করেছিলেন, যা এক ধরনের ছিদ্রযুক্ত কার্বন উপাদান। কাঠের সিরামিকের মূল উপাদান হিসাবে স্থিতিশীল মাঝারি ঘনত্বের ফাইবার ব্যবহার করা হত এবং বোর্ডে ফেনল রজন মিশ্রিত করা হত। 300 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে শুরু করে, ইয়ং-এর মডুলাস এবং সংকোচন শক্তি ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে প্রথমে হ্রাস পায়, তবে 500 ডিগ্রি সেলসিয়াসে শক্তি তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায় যতক্ষণ না এটি 800 ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং মালভূমিতে পৌঁছায়। কার্বনীকরণের সময় রজনটির মাইক্রোস্ট্রাকচারাল পরিবর্তনের কারণে তাপমাত্রার প্রভাব দেখা দেয়। 800 ডিগ্রি সেলসিয়াসে অন্তঃসত্ত্বা ফেনল রজন-এর প্রভাবও তদন্ত করা হয়েছিল। ফলাফলগুলি দেখায় যে ফেনল রজন প্রতিস্থাপনের সাথে ইয়ং-এর মডুলাস বৃদ্ধি পায় (চিত্র 1)। ইয়ং-এর সর্বোচ্চ মডুলাস ছিল 5 এমপিএ এবং সর্বোচ্চ সংকোচন শক্তি ছিল 80 এমপিএ। প্রাচীর-বাঁকানো যান্ত্রিক পরীক্ষাও করা হয়েছিল এবং দেখা গেছে যে কোষ প্রাচীরের ভাঙন সংকোচন শক্তি এবং ইয়ং-এর মডুলাসের আপেক্ষিক ঘনত্বের সাথে সম্পর্কযুক্ত ছিল। সেলুলোজ এবং গ্রাফিন অ্যারোজেল সমন্বিত আরেকটি ধরনের সংকোচক ছিদ্রযুক্ত কার্বন নিয়ে এম. আই. এবং অন্যান্যরা গবেষণা করেছিলেন। পরিবর্তিত সেলুলোজ/গ্রাফিন অ্যারোজেল (এম. সি. জি. এ) সংশ্লেষিত করা হয়েছিল দ্বিমুখী হিমায়িত শুকানোর মাধ্যমে এবং রাসায়নিক বাষ্প নিক্ষেপণের মাধ্যমে দীর্ঘ কার্বন চেইনের গ্রাফ্টিংয়ের মাধ্যমে (চিত্র 2)। নমনীয় সেলুলোজ ন্যানোফাইব্রিল এবং শক্ত গ্রাফিন উপাদান সহ চূড়ান্ত পণ্যটির মোট ঘনত্ব ছিল 5.9 মিলিগ্রাম/সেমি3 এবং পৃষ্ঠের আয়তন ছিল 47.3 মি2/গ্রাম। গ্রাফিন অক্সাইডের ঘনত্ব এবং অ্যানিসোট্রপিক ছিদ্রযুক্ত কাঠামোর ঘনত্বকে অনুকূল করার পরে, প্রসার্য পরীক্ষা করা হয়েছিল। দেখা গেছে যে এমজিসিএ যথাক্রমে 60 শতাংশ এবং 90 শতাংশ স্ট্রেনে সংকুচিত হলে 99.8% এবং 96.3% পুনরুদ্ধার করতে পারে। এস. ই. এম চিত্রগুলি দেখায় যে এর অনন্য কাঠামোর কারণে, এম. সি. জি. এ ছিদ্রের দেয়ালগুলি সংকোচনের সময় কুঁচকে যেতে এবং ভাঁজ করতে সক্ষম হয়েছিল। এই উপাদানটির আরেকটি অনন্য বৈশিষ্ট্য হল তেল এবং রাসায়নিক দ্রাবকগুলির মতো হাইড্রোফোবিক যৌগগুলির প্রতি এর ওজনের 80-197 গুণ শোষণ ক্ষমতা। বিপরীতে, ছিদ্রযুক্ত কার্বনের প্রসারিতকরণ অধ্যয়নের জন্য কম প্রচেষ্টা করা হয়েছে। গাও, এবং অন্যান্য। দ্বিমুখী হিমায়ন, হিমায়িত শুকানো এবং অ্যানিলিংয়ের মাধ্যমে চিটোসান এবং গ্রাফিন অক্সাইডের সমন্বয়ে গঠিত একটি দীর্ঘ পরিসরের ল্যামেলার স্ক্যাফোল্ড সংশ্লেষিত করা হয়। ফলস্বরূপ এমন একটি উপাদান যার ঘনত্ব 11 মিলিগ্রাম সেমি-3 এবং প্রায় 99.4% ছিদ্রযুক্ত। বিভিন্ন প্রসার্য পরীক্ষা পরিচালিত হয়েছিল এবং এটি পাওয়া গেছে যে কার্বন স্প্রিং 80 শতাংশ সংকোচন স্ট্রেন এবং-60 শতাংশ প্রসারিত স্ট্রেনের উপর তার মূল আকারে ফিরে আসতে পারে যার মধ্যে পয়সনের অনুপাত 0.05 এবং 0.1 এর মধ্যে থাকে। স্ট্রেস-স্ট্রেন বক্ররেখার সংকীর্ণ হিস্টেরেসিস লুপটি তার নগণ্য অভ্যন্তরীণ ঘর্ষণ, স্থানীয় বাকলিং বা বিকৃতি প্রক্রিয়া চলাকালীন ফাটলের কারণে কম শক্তি অপচয় (প্রায় 0.20 এর শক্তি হ্রাস সহগ) নির্দেশ করে। এই উপাদানটির প্রসারিত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি কম্পন এবং চুম্বকত্ব সেন্সরগুলির জন্য দুর্দান্ত প্রার্থীদের অনুমতি দেয়। তথ্যসূত্র কার্বন ফেনাগুলির অ্যালোট্রপ