انسان در طول حيات نه چندان بلند مدت خود بر روي زمين (در مقايسه با عمر زمين شناسي زمين)، همواره بهطور خود خواسته يا نا خود آگاه، گام در راستاي ويراني زمين و منابع آن برداشته است. از تخريب ها و ويراني هايي كه جنگ ها به بار آورده و مي آورند تا گازهاي گلخانه اي و تخريب لايه محافظ و گرمايش زمين همه و همه مثال هاي بي پاياني هستند كه ما انسان ها بر سر اين كره خاكي با زيستن بر روي آن آورده ايم. امروزه ولي آگاهي و البته به لطف فن آوري و مدرنيته، توانايي ما، به جايي رسيده كه تصميم داريم تا مي توانيم جلوي تخريب ها را با بهره گيري از تكنولوژي هاي مختلفي كه حاضر به خدمت خود ساخته ايم، بگيريم. در متن زير قصد داريم به نسل جديد سيم و كابل هاي نانو كربني در همين راستا بپردازيم؛ همراه ما باشيد

طرح مسئله

همانطور كه مستحضر هستيد، يكي از مهم فن آوري هاي دهه ي اخير كه باعث تسهيل مصرف بسياري از مواد كم كاربرد طبيعي و جايگزيني آن ها با مواد معدني و آلي در خطر پايان يافتن شده است، فن آوري نانو (Nano Technology) مي باشد كه در واقع و توضيح صحيح و در عين حال عاميانه تر آن؛ استفاده از ماده در مقياس اتمي، مولكولي و فوق مولكولي براي اهداف صنعتي است. در اينجا ما مي خواهيم به فوايد استفاده از ماده يا متريال كربن نانو تيوب (Carbon-NanoTube/CNT) و جايگزين نمودن آن با سيم و كابل معمولي پلاستيكي و غيره بپردازيم كه از زماني كه دسترسي به CNT البته به صورت آزمايشگاهي و در دست محققان به قطعيت رسيد، بر آنها اين امر واضح شد كه موقعيتي بسيار مناسب براي توليد سيم و كابل هايي با مواد و متريال جديد در دست است كه موجب كاهش سطح سختي/ جرم يا حساسيت كمتر به فرسودگي خواهد بود.

نانو تيوب هاي كربني (CNT) به علت خواص فيزيكي و شيميايي منحصر به فردي كه دارند، بستر و موقعيت هايي مناسب در راستاي ادغام يا يك پارچه سازي با در سيم و كابل ها براي انتقال داده ها و اطلاعات و رسانايي كه بايد را نيز فراهم آورده اند. اين نانو تيوب‌ها در سيني كابل قرار ميگيرند. در حال حاضر، تسمه ها، نوار ها و سيم هاي كربن نانو تيوب يا سي ان تي تبديل به جايگزين هايي مناسب براي رسانا هاي فلزي، كابل هاي كواكسيال (Coaxial)، يو اس بي (USB) و همچنين انواع كابل شبكه (Ethernet Cable) البته به صورت آزمايشي و غير رسمي به نظر مي آيند و تنها نياز به بستر سازي براي استفاده عمومي از آنها نياز است.

مصارف سيم و كابل نانو تيوب كربني

البته CNT يا نانو تيوب هاي كربني در برخي مصارف غير عمومي مانند لايه كشي رسانا ي بيروني يا خارجي كابل كواكسيال (كه حالت بافت هم دارد)، ممكن است جهت دستيابي به مزيت هايي همچون كاهش جرم (وزن) كابل بر واحد طول آن (جرم/طول) كه در برخي مواقع به پنجاه در صد هم مي رسد، به عنوان جايگزين متريال اصلي استفاده شوند كه اين نيز مي تواند بسيار قابل توجه باشد. مواد نانو تيوب حجيم داراي ويژگي هاي خاصي هستند كه به نسبت رسانا هاي فلزي مزايايي مانند تحمل خميدگي و پايداري محيطي (كه اتفاقا نكته مورد نظر ما و دغدغه طبيعت نيز هست) نيز دارند.

البته در سيم و كابل هاي نانو كربني، مقاومتي بيش از 200.000 دور چرخش بدون نياز به افزايش مقاومت نيز مشاهده شده است. علاوه بر اين، سيم هاي CNT در محيط فساد (1 مولار هيدروكلروايد) نيز پس از 80 روز هيچ افزايش مقاومتي در سطح نشان نداده و تغيير بسيار اندكي با دماي (<1% از 170–330 K) نشان داده اند كه در مصرف، ميتوان آن را به حساب نياورد. اين عملكرد نسبت تمام سيم هاي معمولي برتري محسوسي دارد و براي استفاده در اين صنعت مناسب و كاملا نوين است. با اين وجود، براي اينكه CNT ها به عنوان جايگزيني كامل براي فلزات عمل كنند، مي بايست قابليت رسانايي الكتريكي آنها بيش از اينها بهبود يابد. البته اخيراً ضريب هدايت سيم هاي CNT ساخته شده از طريق چگالش (متراكم شدن) و نا خالص سازي همزمان از 1.3 × 106 S/m فراتر رفته است. اين سطح از رسانايي در نانو تيوب ها، رسانايي آنها را به مس (5.8 × 107 S/m) نزديك ‌تر مي‌ كند و با برخي از در برخي شرايط جرمي، نزديك به با برخي فلزات (مانند طلا) رقابت مي شوند.

مقايسه سيم و كابل معمولي و نانو

پيش روي هاي علمي مذكور در بكارگيري كربن نانو تيوب ها (مانند غني سازي، ناخالص سازي، هم ترازي، متراكم سازي و …) نشان دهنده پيشرفت ما به سوي اهداف نهايي زيست محيطي مان هستند. اما به موازات تلاش ‌هاي انجام گرفته براي بهبود در انباشت رسانايي، ادغام CNT ها در ساختار هر كابل ‌و سيمي نيازمند توسعه قابل توجهي در زمينه حساسيت الكتريكي خواهد بود. روش هاي مختلفي براي تماس سيم و كابل هاي نانو تيوب حجيم با فلزات (در راستاي تلفيق و احتمال بدست آوردن توانايي ذاتي آنها) در حال بررسي و پيشنهاد شدن هستند كه به آنها روشي براي كاهش مقاومت تماس تلفيقي CNT-فلز ها از طريق آبكاري الكترولس هم بايد اضافه كرد.

در انتها، بايد براي جمع بندي گفت اين نتايج، پيشرفت كربن نانو تيوب ها و سيني كابل در حرفه و تكنولوژي سيم و كابل را نشان مي دهد كه اگرچه براي محيط زيست و منابع طبيعي حياتي و مفيد است، اما نانو رسانا ها مي توانند تبديل به فن آوري هاي مخربي در بخش طراحي ظاهري اين حرفه، يعني سيم و كابل كشي نيز بشوند.