ابداع ماده ای نرم که با تابش نور سفت می شود
به گزارش این با من، محققان با الهام از موجودات زنده موادی را بوجود آورده اند که وقتی در معرض نور قرار می گیرند، از حالت نرم به حالت سخت تبدیل می شوند.
به گزارش این با من به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، بر اساس مطالعه جدیدی که در مجله "ساینس"(Science) انتشار یافته است، برای نخستین بار پژوهشگران تنها از نور و یک کاتالیزور برای تغییر خواصی مانند سختی و خاصیت ارتجاعی در مولکول های هم نوع بهره برده اند.
این تیم با الهام از موجودات زنده مانند درختان و صدف ها، ماده ای منحصر به فرد به وجود آورده که ۱۰ برابر نسبت به لاستیک طبیعی بادوام تر است و ممکنست به ساخت وسایل الکترونیکی و ربات های انعطاف پذیرتر منجر شود.
توانایی کنترل خواص فیزیکی یک ماده با بهره گیری از نور به عنوان یک محرک بطور بالقوه دگرگون کننده است
پروفسور زکریا پیج یکی از نویسندگان این مطالعه در یک بیانیه مطبوعاتی اظهار داشت: این نخستین ماده در نوع خود است. توانایی کنترل کریستالیزاسیون(بلورش یا تبلور) و در نتیجه خواص فیزیکی مواد با بهره گیری از نور بطور بالقوه برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی یا محرک ها در رباتیک نرم، دگرگون کننده است.
بلورش یا بلوری شدن یا تبلور(Crystallization) فرآیندی است که طی آن یک بلور جامد از یک محلول، بخار یا مذاب ماده ای ایجاد می شود. تولید بلور در جداسازی و تولید خیلی از مواد شیمیایی در صنایع مختلف به کار می آید. بلور یک ماده عبارت است از جهت یافتگی ذره ای و آرایش مولکولی و تثبیت این نظم در ماده.
دانشمندان مدت ها است که روی ایجاد مواد مصنوعی که خاصیت های ساختارهای زنده مانند پوست و ماهیچه را تقلید کنند، کار می کنند. ساختارهای موجودات زنده به آسانی کیفیت هایی مانند قدرت و انعطاف پذیری را با هم ترکیب می کند. با این وجود، هنگام استفاده از تلفیقی از مواد مصنوعی متنوع برای شبیه سازی این خاصیت ها در آزمایشگاه، پژوهشگران اغلب با شکست مواجه می شوند.
پیج می گوید: اغلب وقتی مواد را کنار هم قرار می دهند، به ویژه اگر خواص مکانیکی بسیار متفاوتی داشته باشند، می خواهند از هم جدا شوند.
با این حال، پیج و همکارانش با بهره گیری از نور برای تغییر میزان سختی یا الاستیک بودن مواد می توانند ساختار ماده ای که شبیه پلاستیک است را تنظیم و اصلاح کنند.
به طور قابل توجهی، ماده سخت تری در جایی که نور آنرا لمس می کرد، ایجاد شد
شیمیدانان در این استراتژی متفاوت، با یک مونومر شروع کردند. به زبان ساده، این مولکول واحد، ساختارهای بزرگ تری به نام پلیمر را با پیوستن به مولکول های دیگر مشابه با آن، بسیار شبیه پلیمر در پرکاربردترین پلاستیک تشکیل می دهد.
محققان بعد از آزمایش ده ها کاتالیزور، یکی را کشف کردند که پلیمری «نیمه بلوری» تولید می کرد که در ترکیب با مونومر و قرار گرفتن در معرض نور مرئی، شبیه پلیمرهای موجود در لاستیک مصنوعی بود. بطور قابل توجهی، در جایی که نور به آن برخورد کرده بود، ماده سخت تری بوجود آمد، در صورتیکه بخش های نور نخورده خاصیت های انعطاف پذیری و نرمی خودرا حفظ کردند.
این ماده قوی تر بود و می توانست بیش از سایر مواد کشیده شود، برای اینکه از یک ماده واحد با خواص متمایز تشکیل شده بود.
این روش جدید، سریع، مقرون به صرفه، از نظر مصرف انرژی کارآمد و سازگار با محیط زیست است
مونومر و کاتالیزور استفاده شده در این مطالعه به آسانی بصورت تجاری در دسترس هستند و واکنش در دمای محیط رخ می دهد. علاوه بر این، منبع نور در این آزمایش، نور ال ای دی آبی بود که ارزان است.
محققان ادعا می کنند که این واکنش از حداقل زباله های خطرناک استفاده می نماید و کمتر از یک ساعت طول می کشد و این روش را سریع، مقرون به صرفه، از نظر مصرف انرژی کارآمد و سازگار با محیط زیست می کند.
در رباتیک، استفاده از مواد محکم و کشسان برای افزایش حرکت و دوام ترجیح داده می شود
به گفته تیم تحقیقاتی، این ماده ممکنست به عنوان پایه ای انعطاف پذیر برای ایمن سازی قطعات الکترونیکی در دستگاه های پزشکی یا پوشیدنی ها استفاده گردد.
در رباتیک، مواد قوی و الاستیک برای بهبود حرکت و دوام ارجح هستند، بدین سبب پتانسیل استفاده از مواد جدید در این صنعت نیز وجود دارد.
محققان برای تأیید بیشتر کاربرد این ماده در مرحله بعدی اهتمام خواهند کرد تا اشیای بیشتری با بهره گیری از این ماده ایجاد کنند.
آدریان رایلسکی نویسنده ارشد این مطالعه و دانشجوی دکترا در دانشگاه فناوری آستین گفت: ما مشتاقانه منتظر کشف روش های به کارگیری این شیمی در ساخت اجسام سه بعدی حاوی اجزای همزمان سخت و نرم هستیم.
منبع: inbaman.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب