ساخت ماده جدیدی به استحکام فولاد و سبکی پلاستیک

«مایکل استرانو» استاد مهندسی شیمی در موسسه فناوری ماساچوست و نویسنده ارشد یک مطالعه جدید در زمینه نحوه تولید این ماده جدید، گفت: این ماده را می‌توان به راحتی در مقادیر زیاد تولید و از آن در تولید پوشش های سبک برای اتومبیل و تلفن تا بلوک های ساختمانی و سازه های عظیم مانند پل ها استفاده کرد.

به گفته محققان MIT، این ماده چند برابر قوی تر از شیشه ضد گلوله است و میزان نیروی مورد نیاز برای شکستن آن دو برابر فولاد است، این در حالی است که چگالی این ماده تنها یک ششم فولاد است. محققان این کار را با توسعه فرآیند جدیدی برای تشکیل پلیمرها انجام می دهند. پلاستیک‌ها به همراه لاستیک و شیشه نمونه‌ای از پلیمرها هستند. پلیمرها اساساً زنجیره‌ای از مولکول‌های منفرد به نام مونومر هستند که از طریق پیوندهای شیمیایی به یکدیگر متصل شده‌اند.

این ماده از لایه‌هایی از صفحات مولکولی کوچک تشکیل شده‌ است که به منظور تشکیل صفحات روی هم قرار می‌گیرد. هر لایه توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می‌شود که آن را قوی و سبک می‌کند.

مدت‌ها تصور می‌شد پلیمرهای تشکیل‌ شده از ورقه‌های دو بعدی را می‌توان برای ساخت مواد بسیار سبک وزن استفاده کرد، اما محققان بر این باور بودند که این کار غیرممکن است و علت آن نیز این است که فقط یک مونومر از صفحه در حال رشد ورق پیچانده می‌شود تا کل مواد شکل دلخواه خود را از دست بدهد. برای غلبه بر این مشکل، محققان موسسه فناوری ماساچوست از ترکیبی به نام ملامین استفاده کردند که از حلقه‌هایی از کربن و نیتروژن تشکیل شده است و معمولا برای ساخت ظروف پلاستیکی استفاده می‌شود.

محققان متوجه شدند که تحت شرایط مناسب، مونومرهای موجود در ملامین را می‌توان برای رشد دیسک‌های دو بعدی کوچکی که روی هم قرار می‌گیرند، استفاده کرد و هر لایه توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می‌شود و آن را بسیار قوی و پایدار می‌کند. این ماده دارای یک مدول کشسان است که این موضوع آن را ۴ تا ۶ برابر محکم‌تر از شیشه ضد گلوله می‌کند.

مدول کشسان کمیتی است که میزان مقاومت ماده نسبت به تغییر شکل کشسان (برگشت‌پذیر) تحت تنش اعمالی را اندازه‌گیری می‌کند. در همین حال، نیروی مورد نیاز برای شکستن پلیمر، دو برابر فولاد است.

مشروح این مطالعه هفته گذشته در مجله معتبر Nature منتشر شد.

منبع:ایرنا

No tags for this post.