نانوگره ها، کلید ساخت مواد سخت

در جدیدترین پیشرفت در مواد نانو و میکرومعماری، مهندسان ماده جدیدی ساخته ‌اند که از گره‌های میکرومقیاس به هم پیوسته متعدد ساخته شده است.

به گزارش سیناپرس، گره ها مواد را به مراتب سخت تر از موادی با ساختار مشابه اما بدون گره هستند، می کنند. گره ها انرژی بیشتری جذب کرده و می توانند بیشتر تغییر شکل دهند در حالی که هنوز می توانند بدون آسیب به شکل اولیه خود بازگردند. این مواد گره ‌دار جدید به دلیل دوام، زیست سازگاری احتمالی و تغییر شکل‌ پذیری شدید، ممکن است در زیست ‌پزشکی استفاده شده و همچنین کاربردهای هوافضایی داشته باشند.

در این راستا، ویدیانتو پی موستوپو (Widianto P. Moestopo) یکی از محققان این مطالعه آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور می‌ گوید: قابلیت غلبه بر تعادل عمومی بین تغییر شکل‌ پذیری مواد و قابلیت کشش بدون شکستن راه‌های جدیدی برای طراحی دستگاه‌ هایی ارائه می ‌دهد که بسیار انعطاف‌ پذیر و بادوام هستند و می ‌توانند در شرایط سخت کار کنند.  

موستوپو در خط مقدم ایجاد چنین مواد نانومعماری یا موادی است که ساختار آنها در مقیاس نانومتری طراحی و سازماندهی شده است و در نتیجه خواص غیرعادی و اغلب شگفت انگیزی از خود نشان می دهند. او در این باره می ‌گوید: شروع به درک چگونگی تأثیر گره‌ها بر پاسخ مکانیکی مواد ریزمعماری، یک ایده جدید بود. ما تحقیقات گسترده ‌ای در مورد مطالعه تغییر شکل مکانیکی بسیاری از انواع دیگر ریز منسوجات، به عنوان مثال، شبکه‌ ها و مواد بافته انجام داده بودیم. ورود به دنیای گره‌ها به ما این امکان را داد تا بینش عمیق‌تری در مورد نقش اصطکاک و اتلاف انرژی به دست آوریم.

او توضیح می دهد: ارتفاع و عرض هر گره حدود ۷۰ میکرومتر است و شعاع هر فیبر حدود ۱٫۷ میکرومتر یعنی در حدود یک صدم شعاع موی انسان است. در حالی که اینها کوچکترین گره هایی نیستند که تا به حال ساخته شده اند، اما این اولین بار است که ماده ای متشکل از گره های متعدد در این مقیاس ساخته شده است.

به گزارش سیناپرس، مواد گره ‌دار که از پلیمرها ایجاد شده‌ اند، چقرمگی کششی را نشان می ‌دهند که بسیار بیشتر از موادی است که بدون گره هستند، اما از نظر ساختاری یکسان هستند، از جمله مواردی که رشته‌ های جداگانه به جای گره در هم تنیده می ‌شوند. در مقایسه، مواد گره‌ دار ۹۲ درصد انرژی بیشتری جذب کرده و به بیش از دو برابر فشار بیشتری نیاز دارند تا در هنگام کشیده شدن بچسبند.

شرح کامل این مطالعات و نتایج آن در آخرین شماره مجله تخصصی Science Advances منتشر شده است.

مترجم: مهدی فلاحی پناه

No tags for this post.