لانه پرنده ها و...

ارسال شده توسط میترا در 87/5/6:: 6:6 عصر

دانشمندان آمریکایی برای غلبه بر مشکل شکنندگی آئروژل‌های عایق، از ساختار لانه پرندگان الگوبرداری کرده‌اند.

آئروژل‌ها موادی با دانسیته بسیار پایین هستند که ویژگی عایق‌بندی بسیار خوبی دارند؛ این مواد در گردشگر مریخ ناسا برای حفاظت از قطعات الکترونیکی در برابر سرما مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال مواد نانوحفره‌ای بافته‌شده از رشته‌های نانومقیاس، بسیار شکننده هستند که این امر کاربرد آنها را محدود می‌کند. حال نیکلاس لوینتیس و همکارانش در دانشگاه علوم و فناوری میسوری در رولا، با تقویت اتصالات میان رشته‌ها، ماده قوی‌تری تولید کرده‌اند.

آئروژل‌ها عموماً از رشته‌هایی از نانوذرات سیلیکای شبیه گردنبند مروارید تشکیل می‌شوند. می‌توان این رشته‌ها را با یک روکش پلیمری تقویت کرد؛ بدین ترتیب در محل برخورد این رشته‌ها باهم، اتصالات عرضی میان آنها ایجاد می‌شود.

اما لوینتیس با الهام‌گیری از ساختار به‌هم‌پیچیده لانه پرندگان، به ساختارهای مبتنی بر وانادیا روی آورد که در آنها یک نانوساختار بسیار درهم تنیده کرم‌مانند شکل می‌گیرد.

او می‌گوید: «هم سیلیکا و هم وانادیای دارای پیوندهای عرضی مواد بسیار مستحکمی هستند. اما آئروژل‌های وانادیایی دارای پیوندهای عرضی هرگز تحت فشار نمی‌شکنند؛ این مواد می‌توانند انرژی سینتیکی معادل چهار برابر انرژی را‌ که سرامیک‌های کربید سیلیکونی مورد استفاده در زرهی‌ها جذب می‌کنند، جذب نمایند. کاربردهای اصلی این مواد در حوزه‌هایی است که می‌توانیم از ویژگی چندگانه آنها (استحکام همراه با عایق‌بندی صوتی و حرارتی) استفاده کنیم، همانند مواد ساختاری سبک برای ساختمان‌ها، خودروها و هواپیماها».

داکول دیو که مواد مبتنی بر ژل مشابهی در دانشگاه ایلینویز جنوبی تولید می‌کند، این کار را یک گام بزرگ به جلو می‌خواند. او توضیح می‌دهد: «به نظر می‌رسد این ویژگی‌ها به مورفولوژی نانوساختاری مواد بستگی دارند، بنایراین در تئوری باید بتوانیم از اجزای دیگری غیر از وانادیا برای ساختن این مواد استفاده کنیم».

جایگزینی وانادیوم با یک عنصر ارزان‌تر، هدف اولیه لوینتیس است. او می گوید: «ما از درس‌هایی که از وانادیا فراگرفتیم، برای سیلیکا نیز استفاده می‌کنیم؛ این ماده نیز در شرایط خاص می‌تواند ساختارهای کرم‌مانند تشکیل دهد».

منبع

http://www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2008/05/Strength

کلمات کلیدی :