دانشمندان ایرانی و همکارانشان در دانشگاه ایالتی ویچیتا با بهره‌گیری از نانولوله‌های مارپیچ کربنی (HCNTs) و فرآیندهای شیمیایی نوین، موفق به توسعه نسل جدیدی از نانوکامپوزیت‌های سبک و فوق‌مقاوم شده‌اند. این دستاورد، گامی اساسی در تولید مواد پیشرفته و قابل اعتماد برای صنایع حساسی همچون هوافضا، انرژی و تجهیزات پزشکی به شمار می‌رود و می‌تواند انقلابی در طراحی و ساخت این صنایع ایجاد کند.
پژوهشگران دانشگاه ایالتی ویچیتا (WSU)، به رهبری دکتر داود عسگری، دانشیار ایرانی مهندسی مکانیک و مدیر آزمایشگاه نانوکامپوزیت‌های چندمنظوره در این دانشگاه، این نانوکامپوزیت نوآورانه را توسعه داده‌اند. این ماده جدید، پتانسیل آن را دارد که به نقطه‌ی عطفی در طراحی مواد سبک‌وزن با استحکام و دوام بی‌نظیر برای طیف وسیعی از صنایع از جمله هوافضا، خودروسازی، صنایع دریایی، انرژی بادی، نفت و گاز و تجهیزات پزشکی تبدیل شود.
اساس این فناوری نوین، استفاده از نانولوله‌های مارپیچ کربنی (HCNTs) است. این ساختارهای منحصربه‌فرد، در ترکیب با فرآیندهای شیمیایی پیشرفته، قادرند استحکام بین لایه‌ای (interlaminar bonding) و عملکرد مکانیکی کامپوزیت‌ها را به طرز چشمگیری ارتقا دهند. یکی از چالش‌های همیشگی در کامپوزیت‌های سنتی، پدیده لایه‌لایه شدن (delamination) و ضعف در اتصال بین لایه‌ها بوده است. دکتر عسگری در این باره می‌گوید: «ساختار مارپیچ نانولوله‌های ما، با ایجاد درهم‌تنیدگی مکانیکی در داخل ماتریس رزینی و بین الیاف تقویت‌کننده، مقاومت ساختار را از درون تقویت می‌کند. نتیجه‌ی این فرآیند، تولید قطعاتی به مراتب مستحکم‌تر برای کاربردهایی نظیر بدنه هواپیماها، خودروها و حتی تجهیزات محافظتی خواهد بود.»
برخلاف نانولوله‌های مستقیم، ساختار فنری نانولوله‌های مارپیچ، اتصال و قفل‌شوندگی بهتری را در ماتریس‌های رزینی فراهم می‌کند. تیم تحقیقاتی دانشگاه ایالتی ویچیتا با بهره‌گیری از تیمارهای شیمیایی دقیق و فرآیندهای اختصاصی، توانسته است این نانولوله‌ها را به صورت یکنواخت در رزین‌های اپوکسی پخش کند. این توزیع یکنواخت منجر به بهبود چشمگیر خواصی نظیر استحکام کششی، چقرمگی شکست، مدول الاستیسیته، کرنش تا شکست و سختی در این مواد کامپوزیتی شده است، حتی با استفاده از درصدهای بسیار کم وزنی از نانولوله‌ها.
یکی از مزایای کلیدی این فناوری، سازگاری فرآیندهای تولید آن با فناوری‌های رایج ساخت کامپوزیت‌ها است که امکان به‌کارگیری این نوآوری را در مقیاس صنعتی فراهم می‌سازد. به گفته دکتر عسگری، این فناوری نانویی، علاوه بر کاهش وزن قطعات، عملکرد مکانیکی، الکتریکی و حرارتی مواد را نیز بهبود می‌بخشد و از این رو، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف خواهد داشت.
در حال حاضر، این مواد پیشرفته در همکاری با شرکای صنعتی برای استفاده در سازه‌های هوافضا و سایر حوزه‌های با عملکرد بالا، تحت ارزیابی‌های دقیق قرار دارند. این نوآوری ارزشمند، تحت دو پتنت مرتبط با «عملیاتی‌سازی شیمیایی نانولوله‌های مارپیچ» و «ایجاد ساختارهای نانوکامپوزیتی قفل‌شونده» به ثبت رسیده و از نظر حقوقی محافظت می‌شود.
دکتر عسگری در پایان سخنان خود بر اهمیت اعتمادپذیری مواد در صنایع حساس تاکید کرد و افزود: «در طراحی فضاپیما، زیردریایی یا تجهیزات پزشکی، استفاده از موادی که هم قوی‌تر و هم سبک‌تر باشند، نقش حیاتی در افزایش ایمنی، بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها خواهد داشت.»
شایان ذکر است که دکتر داود عسگری، این محقق برجسته ایرانی، مدارک تحصیلی خود را از دانشگاه‌های معتبر بین‌المللی کسب کرده است. وی مدرک دکتری خود را در رشته مهندسی مکانیک در سال ۲۰۰۹ از دانشگاه هاوایی در مانوا، کارشناسی ارشد خود را در سال ۲۰۰۲ از دانشگاه مدیترانه شرقی و کارشناسی را در سال ۱۹۹۷ از دانشگاه صنعتی شریف دریافت کرده است. پیش از ورود به دوره تحصیلات تکمیلی، دکتر عسگری بین سال‌های ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۰ به عنوان مهندس طراحی مکانیک در مرکز تحقیقات ساخت پیشرفته (AMRC) وابسته به دانشگاه صنعتی شریف فعالیت داشته است. این سابقه علمی و صنعتی قوی، زمینه‌ساز دستاوردهای ارزشمند ایشان در حوزه نانوتکنولوژی و مواد پیشرفته شده است.
