پکیج های آموزشیبهترین ها برای شما

نانومواد در بافت تارهای محکم‌تر، به عنکبوت‌ها کمک می‌کنند!Nanomaterials help spiders spin tougher silk

نانومواد در بافت تارهای محکم‌تر، به عنکبوت‌ها کمک می‌کنند

نانومواد

نانومواد در بافت تارهای محکم‌تر، به عنکبوت‌ها کمک می‌کنند!

Nanomaterials help spiders spin tougher silk

محققین بریتانیایی و ایتالیایی با استفاده از گونه‌های مختلف عنکبوت و نانوتیوب‌های کربن یا گرافن، به روشی جدید برای مستحکم‌تر کردن تار عنکبوت دست یافته‌اند.

——————————————————–

ترجمه از گروه ترجمه ایران مواد

حرفه ای ترین تیم ترجمه مهندسی مواد کشور

www.iran-mavad.com/trans

———————————————————

گروه پژوهشی به رهبری پروفسور Nicola Pugno در دانشگاه Trento ایتالیا موفق شده‌اند عنکبوت‌هایشان، تارهایی سه برابر مستحکم‌تر و با تافنسی ۱۰ برابر تارهای عنکبوت معمولی تولید کنند.

بشر هزاران سال است که از ابریشم حاصل از کرم ابریشم به طور گسترده‌ای در بافندگی استفاده می‌کند و در چند دهه‌ی گذشته نیز در کاربردهای زیست‌دارویی به کار گرفته شده است. اما اخیرا پژوهش‌ها روی تار عنکبوت متمرکز شده است چراکه دارای خواص مکانیکی بسیار عالی می‌باشد. برای مثال تار عنکبوت از لحاظ استحکام کششی، کرنش نهایی و تافنس حتی زمانی که با فیبرهای مصنوعی مانند Kevlar(فیبر مورد استفاده در جلیقه‌ی ضد گلوله) قرار می‌گیرد، در بین بهترین فیبرهای بافته‌شده‌ی پلیمری می‌باشد.

پروفسور Poung توضیح داده است که: “اکنون ما می‌دانیم که مینرال‌های زیستی در ماتریس‌های پروتئینی و بافت سخت حشرات وجود دارد که منجر به استحکام و سختی بالا در فک‌ها، آرواره و دندان‌های آن‌ها می‌شود. مطالعه‌ی ما به دنبال این بوده است که آیا می‌توان خواص تار عنکبوت را از طریق مشارکت مصنوعی نانومواد مختلف در ساختارهای بیولوژیکی پروتئین تار عنکبوت، بهبود بخشید؟”

برای این منطور سه گونه‌ی مختلف عنکبوت را در آب‌هایی حاوی نانوتیوب‌های کربن یا گرافن قرار داده و پس از آن، تارهای این عنکبوت‌ها جمع‌آوری شده و استحکام کششی و تافنس آن مورد بررسی قرار گرفته است.

پروفسور Poung افزوده است که: “ما پی بردیم که محکم‌ترین تار عنکبوت دارای استحکام شکست برابر ۴/۵ گیگاپاسکال و مدول تافنس ۱۵۷۰ ژول بر گرم می‌باشد. در حالی که تار عنکبوت‌های معمولی دارای استحکام شکست برابر GPa 5/1 و تافنس در حدود ۱۵۰ گرم بر ژول هستند”.

محققین اظهار کرده‌اند که این‌ بالاترین تافنس یافت شده برای فیبرها تا کنون بوده و استحکام آن نیز قابل مقایسه با استحکام فیبر کربن و دندان نرم‌تنان می‌باشد. آن‌ها افزودند که این تارهای دارای تافنس و مقاومت بالا در برابر کرنش نهایی می‌توانند در کاربردهایی مانند چترهای نجات به کار گرفته شوند.

پروفسور Poung در آخر افزودند که: ” این فرآیند تقویت و بهبود طبیعی در مواد ساختاری بیولوژیکی می‌تواند در مورد حیوانات و گیاهان دیگر نیز صورت گیرد و منجر به ایجاد نسل جدیدی از بایوکامپوزیت‌ها برای کاربردهایی جدید شود.”

منبع: www.materialsforengineering.co.uk

مترجم : امیر اشجاری


Nanomaterials help spiders spin tougher silk

Italian and UK researchers have found a way to make Spider silk stronger, using various spider species and carbon nanotubes or graphene.

The research team, led by Professor Nicola Pugno at the University of Trento, Italy, succeeded in having their spiders produce silk with up to three times the strength and ten times the toughness of the regular spider silk.

Humans have used silkworm silks widely in textiles for thousands of years and, in the last few decades in biomedical applications, but recently research has focussed on spider silk, as it has extremely promising mechanical properties. For example, it is among the best spun polymer fibres in terms of tensile strength, ultimate strain, and toughness, even when compared to synthetic fibres such as Kevlar.

Prof Pugno explained: “We already know that there are biominerals present in in the protein matrices and hard tissues of insects, which gives them high strength and hardness in their jaws, mandibles and teeth, for example. Our study looked at whether spider silk’s properties could be ‘enhanced’ by artificially incorporating various different nanomaterials into the silk’s biological protein structures.”

To do this, the team exposed three different spider species to water dispersions containing carbon nanotubes or graphene. After collecting the spiders’ silk, the team tested its tensile strength and toughness.

Prof Pugno said: “We found that the strongest silk the spiders spun had a fracture strength up to 5.4 gigapascals (GPa), and a toughness modulus up to 1,570 joules per gram (J/g). Normal spider silk, by comparison, has a fracture strength of around 1.5 GPa and a toughness modulus of around 150 J/g.”

The researchers say this is the highest fibre toughness discovered to date, and the strength is comparable to that of the strongest carbon fibres or limpet teeth. They add that it is early days for the research, but the results could pave the way to exploiting the naturally efficient spider spinning process to produce reinforced bionic silk fibres. These silks’ high toughness and resistance to ultimate strain could be used in applications such as parachutes.

Prof Pugno added: “This process of the natural integration of reinforcements in biological structural materials could also be applied to other animals and plants, leading to a new class of ‘bionicomposites’ for innovative applications.”

زکات علم نشر آن است. حضرت علی (ع)

شما نیز می توانید مستندات علمی اعم از مقاله ، فیلم ، گزارش ، تحقیق و پژوهش ، کتاب الکترونیک خود را برای ما ارسال کنید تا با ذکر نام شریفتان از وبسایت ایران مواد منتشر گردد .

فایل خود را ارسال کنید

دیدگاه کاربران ۰دیدگاه

دیدگاه خود را بنویسید