موادی قویتر از فولاد و بهتر از ابریشم

تیمی که توسط دانیل سودربرگ از موسسه سلطنتی در استکهلم رهبری می‌شود ادعا می‌کند که از منبع نور پرتو ایکس DESY III برای تولید قوی‌ترین مواد زیستی استفاده کرده‌است . الیاف سلولزی مصنوعی و زیستی – تجزیه پذیر ( CNF ) قوی‌تر از فولاد و حتی ابریشم عنکبوت است که معمولا قوی‌ترین مواد زیستی محسوب می‌شود .

با استفاده از روش تولید جدید، محققان موفق به انتقال خواص منحصر به فرد مکانیکی این نانوفیبر به مواد میکروسکوپی و سبک وزن شده اند که می تواند به عنوان یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای پلاستیک در هواپیما، خودرو، مبلمان و سایر محصولات استفاده شود. با توجه به گفته-های سودربرگ، این روش حتی برای پزشکی بیومدیکال نیز بالقوه است زیرا سلولز توسط بدن پس زده نمی شود.

دانشمندان به صورت تجاری با CNF هایی شروع کردند که فقط ۲ تا ۵ نانومتر قطر و تا ۷۰۰ نانومتر طول دارند.در یک فرایند که “hydrodynamic focussing”نام داشت، آنها در آب غوطه ور شده و تا ۱mm عریض شدند. از طریق دو جفت جریان عمودی آب و آب با مقدار پایین pH از کانال وارد می شود و جریان نانوفیبری را با هم مخلوط می کند و سرعت آن را افزایش می دهد.

این فرایند باعث می‌شود که نانوفیبر ها در جهت درست و همچنین خود سازمان یافته ، خود را به یک رشته ماکروسکوپیک متصل کنند که نیازی به چسباندن آنها برای نگهداری آنها نیست. نانوسیم ها توسط نیروهای مغناطیسی به یکدیگر متصل می‌شوند.

دانشمندان با پرتوهای پرتو ایکس از PETRA III می توانند این فرایند را دنبال و بهینه سازی کنند. استفان رات، سرپرست Micro- و Nanofocus X-ray Scattering Beamline P03 توضیح داد : ” اشعه ایکس به ما اجازه می‌دهد تا ساختار مفصل رشته‌ها را به شکل ساختار مواد و نظم سلسله مراتبی در الیاف فوق قوی تجزیه و تحلیل کنیم . ما این رشته ها را تا ۱۵ میکرومتر ضخامت و چندین متر طول ایجاد کردیم .”

اندازه گیری ها نشان دادند که سختی کششی ۸۶ گیگاپاسکال(GPA) برای ماده و استحکام کششی ۱٫۵۷ (GPA) است. سدبرگ گفت: ” اگر شما به دنبال یک ماده زیستی هستید , هیچ چیز مثل آن وجود ندارد . همچنین این الیاف از فولاد و دیگر فلز یا آلیاژ و همچنین فیبرهای شیشه‌ای و بسیاری مواد مصنوعی دیگر قوی‌تر است و الیاف سلولزی مصنوعی را می توان در پارچه برای ایجاد مواد برای کاربردهای مختلف ترکیب کرد . محققان تخمین می‌زنند که هزینه‌های تولید مواد جدید می‌تواند با پارچه‌های مصنوعی قوی رقابت کند .”

این مطالعه راه را برای توسعه مواد “nanofiber” که می‌تواند برای ساختارهای بزرگ‌تر مورد استفاده قرار گیرد باز می‌کند در حالی که مقاومت کششی””nanofibers و توانایی مقاومت در برابر بار مکانیکی را حفظ می‌کند . همچنین می توان از این فرآیند برای کنترل مونتاژ نانو لوله‌های کربنی و دیگر الیاف نانو استفاده کرد .

در صورت علاقه میتوانید با گرایش نانو فناوری – گرایش نانومواد در + این نوشته  بیشتر آشنا شوید.

منبع: http://www.materialsforengineering.co.uk