Astudiaeth newydd yn datgelu bod mesur nanodiwbiau carbon yn bosib am y tro cyntaf

Mae gwyddonwyr ym Mhrifysgol Abertawe wedi adrodd am ymagwedd newydd at fesur dargludedd rhwng nanodiwbiau carbon yr un fath y gellid ei ddefnyddio i helpu i wella effeithiolrwydd ceblau pŵer trydanol yn y dyfodol.

Mae'r ymchwil newydd wedi'i chyhoeddi yng nghyfnodolyn American Chemical Society  Nano Letters. Mae'r papur yn manylu ar sut y gwnaeth tîm ymchwil ym Mhrifysgol Abertawe , yn y  Sefydliad Ymchwil Diogelwch Ynni (ESRI) drwy weithio gydag ymchwilwyr o Brifysgol Rice, gael mesuriadau ffisegol go iawn o ddargludedd nanodiwbiau carbon.

Mae nanodiwbiau carbon yn foleciwlau bach iawn gyda nodweddion ffisegol anhygoel. Mae'r moleciwlau silindrig yn llawn atomau carbon chweonglog sy'n edrych fel gwifren cwt ieir wedi'i lapio mewn tiwb graffîn ac fe'u defnyddir i greu gwifren ysgafn. Gellir defnyddio’r rhain i greu cebl pŵer trydanol cryf ac effeithlon â'r potensial i ddisodli ceblau metal presennol, sy'n gordwymo ac yn methu'n aml, ac sy'n gallu colli tua 8% o'r trydan wrth drosglwyddo a dosbarthu'n fyd-eang.

Mae'r astudiaeth newydd yn ddatblygiad pwysig gan fod astudiaethau blaenorol sy'n archwilio dargludedd dim ond wedi gallu defnyddio cyfrifiadau damcaniaethol yn eu mesuriadau. Cyfyngiad arall oedd bod astudiaethau damcaniaethol yn ystyried nanodiwbiau sy'n debyg o ran diamedr ond, mewn realiti, mae diamedrau nanodiwbiau'n amrywio a gall yr amrywiaeth hwn ei gwneud hi'n amhosib profi modelau damcaniaethol, gan arwain at faterion ymarferol go iawn wrth fesur dargludedd mewn nanodiwbiau carbon.

Yr arbrofion

Sylwodd Cyfarwyddwr yr ESRI, yr Athro Andrew Barron, sy'n athro hefyd ym Mhrifysgol Rice, a'i dîm ymchwil os oedd dau nanodiwb carbon o ddiamedr gwahanol wedi'u gosod ar draws ei gilydd, roedd y gwrthiant lle roeddent yn cyffwrdd yn uwch os oedd ganddynt ddiamedr tebyg. Anfonodd y tîm foltedd mawr drwy un o'r nanodiwbiau carbon a oedd wedi'u croesi, ac a dorrodd e, felly   cafodd y ddau hanner eu weldio i'r stilwyr.

Two carbon nanotubes and the conductivity as a function of angle.

Yna, gellid ymdrin â dau hanner y nanodiwb carbon gwreiddiol mewn ffordd benodol lle gellid gwarantu bod y diamedr a'r math gwmws yr un peth, gan fod y ddau nanodiwb carbon yn deillio o'r un nanodiwb carbon. Pan gafodd hyn ei ddarganfod, aeth y tîm ati'n arbrofol i ailgynhyrchu mesuriadau a oedd wedi bod yn ddamcaniaethol yn unig cyn hynny.

Yn ogystal, darganfu'r tîm drwy eu harbrofion ymarferol ei fod yn gallu profi rhai damcaniaethau:

  • Mae amrywio ongl y gorgyffwrdd rhwng dau hanner y nanodiwb carbon gwreiddiol yn dangos amrywiaeth mewn dargludedd trydanol.
  • Mae mesur dargludedd rhwng dau hanner paralel o  nanodiwb carbon wedi'i dorri yn arwain at ganlyniad sy'n gyson â'r cysyniad damcaniaethol o gofrestr graddfa atomig.

Gellir cael mwy o fanylion ar yr arbrofion yngnghrynodeb yr astudiaeth.

Meddai'r Athro Barron; "Dyma'r tro cyntaf mae hi wedi bod yn bosib cadarnhau modelau damcaniaethol gyda mesuriadau arbrofol. Er ei bod hi'n braf cadarnhau damcaniaeth gydag arbrawf go iawn, mae'n methodoleg bellach yn esgor ar  amrywiaeth o bosibiliadau ar gyfer mesuriadau nad oeddent yn bosib o'r blaen. Edrychwn ymlaen at ehangu gwybodaeth sylfaenol am nanodiwbiau carbon a fydd yn ein helpu ym mhroses cynhyrchu ceblau trydanol effeithiol ac amrywiaeth o dechnolegau eraill yn y dyfodol.”

Darllenwch y crynodeb yma

Fideo sy'n dangos torri ac ymdrin â dau hanner o'r un nanodiwb carbon i ffurfio croesfan yma.

Fideo sy'n dangos ymdrin ag ongl groesi gyda'r gwrthiant a'r onglau wedi'u nodi yma.

 ERDF and ESRI logo