شاهکار نانومهندسی ساخت زره مولکولی
وب کنفرانس: در فیلم های قدیمی، جنگجویان برای دفاع از خود زره به تن می کردند که دارای زنجیرهای ریز به هم بافته ای بودند که استواری بالایی در مقابل ضربه داشتند. تصور کنید چنین ساختارهایی در مقیاس نانومتری ایجاد شود، اساسا کاربردهای زیادی برای آن می توان تصور کرد.
به گزارش وب کنفرانس به نقل از ایسنا، در یک شاهکار مهندسی، پژوهشگران یک تیم تحقیقاتی به رهبری دانشگاه نورث وسترن نخستین ماده دوبعدی مکانیکی در هم قفل شده را ساختند. این ماده در مقیاس نانو شبیه حلقه های به هم پیوسته در زره پوش های قدیمی سربازان است. این ساختار انعطاف پذیری و استواری فوق العاده ای دارد که این خاصیت باعث شده تا دانشمندان امیدوار باشند که بتوان از آن در زره های جدید با کارآیی بالا و وزن کم بهره گیرند. این لایه دوبعدی کاربردهای صنعتی زیادی می تواند داشته باشد.
در مقاله ای با عنوان Mechanically interlocked two-dimensional polymers که در مجله Science انتشار یافته است، این گروه چگونگی ساخت این پلیمر دوبعدی با واحدهای سازنده در هم قفل شده را تشریح کردند.
یکی از خاصیت های جالب این ماده، وجود ۱۰۰ تریلیون پیوند مکانیکی در هر ۱ سانتی متر مربع از آنست که بالاترین چگالی پیوندهای مکانیکی است که تا حالا دانشمندان به وجود آورده اند. پژوهشگران این ماده را با بهره گیری از پروسه پلیمریزاسیون جدید، بسیار کارآمد و مقیاس پذیر تولید کردند.
ویلیام دیچتل از دانشگاه نورث وسترن می گوید: «ما یک ساختار پلیمری بطورکامل جدید ساختیم. این ساختار شبیه به دانه های زنجیری است که نمی تواند به آسانی پاره شود، برای اینکه هر یک از پیوندهای مکانیکی کمی آزادی برای لغزش دارند. اگر آنرا بکشید، می تواند نیروی وارد شده را در جهات مختلف دفع کند. اگر بخواهید آنرا از هم جدا کنید، شما باید آنرا در راستای های مختلف بشکنید.»
برای سال ها، پژوهشگران تلاش نموده اند تا مولکول های در هم بسته مکانیکی را با پلیمرها توسعه دهند، اما دریافتند که اتصال پلیمرها برای ایجاد پیوندهای مکانیکی تقریباً نا ممکن است.
برای غلبه بر این چالش، پژوهشگران رویکرد کاملا جدیدی را در پیش گرفتند. آنها با مونومرهای X شکل که بلوک های سازنده پلیمرها هستند، شروع کردند و آنها را در یک ساختار بلوری خاص و بسیار منظم مرتب کردند. سپس، این بلورها را با مولکول دیگری برای ایجاد پیوند بین مولکول های درون بلور واکنش دادند.
بلورهای حاصل، از لایه ها و لایه هایی از ورقه های پلیمری دوبعدی در هم قفل شده تشکیل شده اند. در داخل ورقه های پلیمری، انتهای مونومرهای X شکل به انتهای مونومرهای X شکل دیگر متصل می شوند. سپس، مونومرهای بیشتری از میان شکاف های بین آنها عبور می کنند. باوجود ساختار سفت و سخت آن، این پلیمر به طرز شگفت آوری انعطاف پذیر است.
آنها دریافتند که حل کردن پلیمر در یک محلول موجب می شود که لایه های مونومرهای در هم قفل شده از یکدیگر جدا شوند.
جهت بررسی این ساختار در مقیاس نانو، پژوهشگران دانشگاه کرنل به رهبری پروفسور دیوید مولر از روش های میکروسکوپ الکترونی پیشرفته استفاده کردند. این تصاویر درجه بالایی از بلوری بودن پلیمر و ساختار در هم تنیده آنرا تایید نمود و همین طور انعطاف پذیر بودن بالای آنرا به تصویر کشید.
منبع: وب كنفرانس
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب