تقليد از ساختار پوست دلفين در نگهدارى بدنه كشتى ها

ايسنا: «كارن وولى» استاد شيمى دانشگاه واشينگتن، شكل و ساختار پوست دلفين و چگونگى جلوگيرى از چسبيدن موجودات دريايى به پوست دلفين را مورد توجه قرار داد.
اين مشاهدات با تحقيقات وى درباره راه هاى دخالت در فعل و انفعالات سيستم هاى زيستى و مواد مصنوعى و نيز طراحى گروه هاى فعال كننده كه پيوند بين خود را ارتقا يا كاهش مى دهند، هماهنگ است.
وى در حال توليد گروهى از پوشش هاى ضدتخريب غيرسمى است كه ممكن است روزى مانع اتصال موجودات دريايى مانند انبرك ها، كرم هاى لوله اى و هاگ ها به بدنه كشتى ها شود.
وى معتقد است: اگر دريابيم كه چگونه اين مواد گوناگون در سطح مولكولى فعل و انفعال انجام مى دهند، مى توانيم اين فعل و انفعالات را قطع و وصل كنيم. ما مى خواهيم اين فعل و انفعالات را با استفاده از نانوذرات فعال كنيم و با استفاده از پوشش هاى ضدتخريب، فعاليت آنها را متوقف سازيم. تخريب يكى از بزرگترين مشكلات نيروى دريايى ايالات متحده و هم چنين صنعت تجارت دريايى است.
موجودات ريز دريايى، پروتئين چسبنده اى از خود ترشح مى كنند كه با گذشت زمان و با افزايش زنگ زدگى فلزات موجب تخريب فيزيكى آنها مى شوند. با اين همه، بزرگترين مشكل تأثير آنها روى ظاهر كشتى است، به طورى كه رشد بى رويه روى بدنه كشتى، اصطكاك و مقاومت را افزايش مى دهد و منجر به افزايش مصرف انرژى مى شود. البته اثر زيانبار آنها بيش از اين نتايج اقتصادى است؛ كشتى هايى با راندمان كم، مقدار بيشترى از گازهاى گلخانه اى (مانند دى اكسيدكربن و گوگرد و اكسيد نيتروژن) را منتشر مى سازند و موجب باران هاى اسيدى مى شوند.
رمز موفقيت عوامل ضدتخريب «وولى» در توپوگرافى سه بعدى آنها است كه موجب ايجاد سطوح هيدروديناميك طبيعى مشابه پوست دلفين مى شود. دانشمندان با به كار بردن ميكروسكوپ الكترونى قوى دريافتند كه پوست دلفين با وجود نرمى، داراى ناهموارى هايى با ابعاد نانومترى است. اين ناهموارى ها آن قدر بزرگ نيستند كه مانع حركت در آب بشوند بلكه آن قدر كوچكند كه شيارهاى كمى براى اتصالات موجودات ريز دريايى باقى مى گذارند.
«وولى» مى گويد: تا مدت ها، فعاليت هاى ضدتخريب منوط به ساخت سطوح بسيار صاف بود و اين گونه تصور مى شد كه اگر سطوح خيلى صاف باشند و سطح انرژى كمى داشته باشند موجودات ريز نمى توانند به آنها متصل شوند.
وى بيان كرد: در حقيقت اين موضوع كاملاً اشتباه است و پروژه ضدتخريب وى كاملاً خلاف اين امر است. تخريب بحث جديدى نيست و سال ها اين مشكل با به كار بردن پوشش هاى حاوى قلع و مس رفع شده است كه باعث كاهش اتصال آبزيان مى شود. اين در حالى است كه مس و قلع در آب شسته مى شود و محيط را آلوده مى سازد.
وى از طريق سازمان تحقيقات نيروى دريايى كه سال ها در زمينه فلوروپليمرها (مثل تفلون و ديگر پليمرهاى نچسب) و ساير سطوح با چسبندگى كم تحقيق كرده است، از اين مشكل آگاه شد و نظريه تركيب دو پليمر ناسازگار يك فلوروپليمر چند شاخه و پلى ا تيلن گليكول خطى و فراهم آوردن امكان پراكندگى فازى در نواحى مشخص براى آنها را ارائه داد؛ اين تركيب طى يك فرآيند شيميايى موسوم به اتصال عرضى به صورت جامد درمى آيد. بنابراين يك پوشش ناهمگن با ابعاد نانو ايجاد مى شود كه از پستى و بلندى هاى بسيار تشكيل شده و ساختار آن از سخت تا نرم و از آب دوست تا آب گريز متغير است.
نكته مهم در پيچيدگى اين سطح اين است كه به سختى به موجودات دريايى فرصت اتصال مى دهد. فرضيه «وولى» اين است كه اگر ساختار سطوح پوشش دهنده در يك نظام هم اندازه ايجاد شود مانند پروتئين ترشح شده، آن گاه پروتئين نخواهد توانست به آن متصل شود.
هنگامى كه سطح پليمر آماده مى شود، مانند دسته اى از كوه هاى ميكروسكوپى است. ولى با قرار گرفتن زير آب درياى مصنوعى، كل سطح متورم مى شود و يك ساختار واژگون را توليد مى كند.