Porous carbon
છિદ્રાળુ કાર્બન (પીસી) એ સેન્સર, એક્ટ્યુએટર્સ, થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન અને ઊર્જા રૂપાંતરણ સહિત વિવિધ કાર્યક્રમો સાથે બહુમુખી સામગ્રી છે. પીસીના કેટલાક ઉદાહરણો ગ્રાફિન અને કાર્બન નેનોટ્યૂબ આધારિત એરોગેલ છે. ભૌતિક ગુણધર્મો કે જે પીસીને અનન્ય બનાવે છે તે તેમની ઓછી ઘનતા, ઉચ્ચ વાહકતા, યાંત્રિક સુગમતા અને આત્યંતિક વાતાવરણમાં સ્થિરતા છે. યાંત્રિક ગુણધર્મો પીસીની ટકાઉપણું સુનિશ્ચિત કરવા માટે, યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવો મહત્વપૂર્ણ છે. છિદ્રાળુ કાર્બન પદાર્થોની સંકોચક બરડપણાનો અભ્યાસ કરવા માટે વિસ્તૃત પ્રયાસો કરવામાં આવ્યા છે. 1999 માં, આઇઝુકા, એટ અલ. લાકડાના સિરામિક્સના યાંત્રિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કર્યો, જે એક પ્રકારની છિદ્રાળુ કાર્બન સામગ્રી છે. સ્થિર મધ્યમ-ઘનતા ફાઇબરનો ઉપયોગ લાકડાના સિરામિક્સની મૂળ સામગ્રી તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો અને ફીનોલ રેઝિનને બોર્ડમાં ગર્ભિત કરવામાં આવ્યું હતું. 300 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી શરૂ કરીને, યંગનું માપાંક અને સંકોચક શક્તિ પ્રથમ વધતા તાપમાન સાથે ઘટતી જાય છે, પરંતુ 500 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર શક્તિ 800 ડિગ્રી સેલ્સિયસ અને ઉચ્ચપ્રદેશો સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી ઝડપથી વધે છે. તાપમાનની અસરો કાર્બોનાઇઝેશન દરમિયાન રેઝિનમાં માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ ફેરફારોને કારણે હતી. 800 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર ગર્ભિત ફિનોલ રેઝિનની અસરોની પણ તપાસ કરવામાં આવી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે યંગનું મોડ્યુલસ ફિનોલ રેઝિન ગર્ભાધાન (આકૃતિ 1) સાથે વધ્યું છે. યંગનું મહત્તમ માપાંક 5 એમપીએ હતું અને મહત્તમ સંકોચક શક્તિ 80 એમપીએ હતી. દિવાલ-વળાંક યાંત્રિક પરીક્ષણ પણ કરવામાં આવ્યું હતું અને એવું જાણવા મળ્યું હતું કે કોષની દિવાલ તૂટેલી છે જે સંકોચક શક્તિ અને યંગના મોડ્યુલસ પર સંબંધિત ઘનતા સાથે સંકળાયેલી હતી. સેલ્યુલોઝ અને ગ્રાફિન એરોગેલ્સ ધરાવતા અન્ય પ્રકારના કોમ્પ્રેસિવ છિદ્રાળુ કાર્બનનો અભ્યાસ એમ. આઈ. એટ અલ દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. સંશોધિત સેલ્યુલોઝ/ગ્રાફિન એરોગેલ્સ (એમસીજીએ) નું રાસાયણિક વરાળ સંચય (આકૃતિ 2) દ્વારા દ્વિદિશ ફ્રીઝ સૂકવણી અને લાંબી કાર્બન સાંકળોની કલમ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. અંતિમ ઉત્પાદનમાં લવચીક સેલ્યુલોઝ નેનોફિબ્રિલ અને સખત ગ્રેફીન ઘટકો સાથે 5.9 મિલીગ્રામ/સે. મી. 3 ની જથ્થાબંધ ઘનતા અને 47.3 મી2/ગ્રામનો સપાટી વિસ્તાર હતો. ગ્રેફીન ઓક્સાઇડની સાંદ્રતા અને અનિસોટ્રોપિક છિદ્રાળુ માળખાની સાંદ્રતાને શ્રેષ્ઠ બનાવ્યા પછી, તાણ પરીક્ષણો કરવામાં આવ્યા હતા. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે એમ. જી. સી. એ. જ્યારે અનુક્રમે 60 ટકા અને 90 ટકા તાણમાં સંકુચિત થાય ત્યારે 99.8% અને 96.3% પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકે છે. SEM છબીઓ દર્શાવે છે કે તેની અનન્ય રચનાને કારણે, એમસીજીએ છિદ્રોની દિવાલો સંકોચન દરમિયાન કરચલીઓ અને ફોલ્ડ કરવામાં સક્ષમ હતી. આ સામગ્રીની અન્ય એક વિશિષ્ટ લાક્ષણિકતા એ છે કે તેની શોષણ ક્ષમતા 80-197 ગણી હાઇડ્રોફોબિક સંયોજનો તરફ છે, જેમ કે તેલ અને રાસાયણિક દ્રાવકો. તેનાથી વિપરીત, છિદ્રાળુ કાર્બનની ખેંચાણક્ષમતાનો અભ્યાસ કરવા માટે ઓછા પ્રયત્નો કરવામાં આવ્યા છે. ગાઓ, એટ અલ. દ્વિદિશ ફ્રીઝિંગ, ફ્રીઝ ડ્રાઇંગ અને એનીલિંગ દ્વારા ચિટોસન અને ગ્રેફીન ઓક્સાઇડથી બનેલા લાંબા અંતરના લેમેલર સ્કેફોલ્ડનું સંશ્લેષણ કર્યું. પરિણામ એ 11 મિલિગ્રામ સે. મી.-3 ની ઘનતા અને લગભગ 99.4% ની છિદ્રાળુતા ધરાવતી સામગ્રી છે. વિવિધ તાણ પરીક્ષણો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા, અને એવું જાણવા મળ્યું હતું કે કાર્બન સ્પ્રિંગ 80 ટકા સંકોચન તાણ અને-60 ટકા ખેંચાણ તાણ પર તેના મૂળ આકારમાં પાછા આવી શકે છે, જેમાં પોઈસનનો ગુણોત્તર 0.05 અને 0.1 ની વચ્ચે હોય છે. સ્ટ્રેસ-સ્ટ્રેન વળાંકની સાંકડી હિસ્ટ્રેસીસ લૂપ તેના નજીવા આંતરિક ઘર્ષણ, સ્થાનિક બક્લિંગ અથવા વિરૂપણ પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન તિરાડોને કારણે ઓછી ઊર્જાનું વિસર્જન (આશરે 0.2 નો ઊર્જા નુકશાન ગુણાંક) સૂચવે છે. આ સામગ્રીના ખેંચાઈ શકાય તેવા યાંત્રિક ગુણધર્મો કંપનશીલ અને ચુંબકત્વ સેન્સર માટે મહાન ઉમેદવારોને મંજૂરી આપે છે. સંદર્ભો કાર્બન ફોમના એલોટ્રોપ્સ