محمد محمدخانی محقق ایرانی‌الاصل از دانشگاه کارولینای جنوبی در کلمبیا و همکارانش، در پروژه‌ای به سرپرستی "پروفسور سانات کومار "(Sanat Kumar) توانستند با تغییر دادن سرعت بلورسازی یک پلیمر که با نانوذرات ترکیب شده بود، فرآیند خودمونتاژ شدن نانوذرات و تبدیل شدن آن‌ها به سازه‌هایی با سه ساختار طولی بسیار متفاوت را کنترل کنند.
آن‌ها توانستند با الهام از پوسته‌ی صدف که یک ماده‌ی کامپوزیتی است و دارای ویژگی‌های مکانیکی فوق‌العاده‌ای چون انعطاف‌پذیری و استحکام است، یک شیوه‌ی تک مرحله‌ای برای تولید یک ماده‌ی کامپوزیت بسیار محکم ارائه دهند که این تکنیک جدید، خصوصیات مکانیکی و فیزیکی مواد پلاستیکی تجاری را افزایش خواهد داد. مواد ساخته شده با این روش در تولید پوشش حفاظتی خودروها، بسته‌بندی مواد غذایی و نوشیدنی‌ها استفاده می‌شوند.
گفتنی است که حدود 75 درصد از پلیمرهای تجاری مثل پلی‌اتیلن‌هایی که در صنعت بسته‌بندی به‌کار می‌روند و یا پلی‌پروپیلن‌هایی که در تولید بطری‌ها استفاده می‌شوند، نیمه بلورین هستند. استحکام مکانیکی این مواد خیلی پایین است و در نتیجه کاربردهایی ازقبیل استفاده در ساخت تایر خودروها، کمربندهای ایمنی و یا سپر اتومبیل‌ها ندارند..
تغییر دادن پراکندگی نانوذرات در پلیمر، فلز و ماتریس‌های سرامیکی که می‌توانند ویژگی‌های این مواد را افزایش دهند، دستاورد دانشمندان در اوایل دهه‌ی 90 میلادی است اما تا پیش از این مطالعه‌ی اخیر، هیچ شیوه‌ی تثبیت شده‌ای برای دستیابی به مونتاژ آنی نانوذرات در مقیاس‌های سلسله مراتبی در یک پلیمر میزبان وجود خارجی نداشت.
تیم علمی حاضر در این مطالعه با مونتاژ چندمقیاسی و کنترل‌شده‌ی نانوذرات بر این مشکل غلبه کرد و این کار را با کنترل سرعت بلورشدن پلیمر انجام داد. تا پیش از این، هیچ تیم تحقیقاتی نتوانسته بود مونتاژ نانوذرات در یک ماتریس پلیمر بلورین را تنظیم کند.
این تیم علمی با ترکیب‌کردن نانوذرات در محلول پلیمری(اکسید پلی‌اتیلن) و تغییردادن سرعت بلور شدن، موفق شدند تا فرآیند خودمونتاژ شدن نانوذرات به سه مقیاس مختلف نانو، میکرو و ماکرومتر را کنترل کنند.
این اتفاق (خودمونتاژ شدن کنترل شده) از آن جهت بسیار مهم است که باعث افزایش سفتی مواد می‌شود در حالی که سختی آن‌ها را حفظ می‌کند. علاوه بر این در این روش وزن ماده ساختاری پایین می‌ماند که این مسأله، امری ضروری و حیاتی در تولید خودروها و هواپیماها است.
تیم علمی دانشگاه کلمبیا با همکاری محمد محمدخانی، همچنین به دنبال ایجاد ویژگی‌های نوری یا الکترونیکی مطلوب مواد نانوکامپوزیتی هستند که با دست یافتن به آن مواد جدید و ابزارهای کاربردی برای استفاده در صنعت ساختمان‌سازی، ساخته خواهند شد.
این دستاورد علمی با جزئیات در ACS Central Science منتشر شده است.
غزال غضنفری
No tags for this post.