ايسنا: اقيانوس ها محيط خطرناكى براى موجودات زنده نرم تن نظير حلزون دريايى هستند؛ اما چنين محيطى سبب پيدايش يك سيستم دفاعى نانوساختار پيشرفته در سطح بدن اين موجودات شده كه سفت و محكم و در عين حال سبك هستند و به نام صدف معروفند. درك اصول اساسى طراحى چنين سيستم زرهى طبيعى مى تواند به مهندسان و طراحان در طراحى پوشش هاى سخت پيشرفته كمك كند. هم اكنون در MIT محققان در حال مطالعه ساختار و مكانيك لايه سخت نانومترى درونى صدف نرم تنان هستند. «كريستين اورتيز» استاد دانشكده مهندسى و علوم مواد اين مؤسسه مى گويد: پيچيدگى مشاهده شده در نانوساختار صدف واقعاً شگفت انگيز است و به نظر مى رسد كه عامل تعيين كننده سختى و استحكام اين مواد است. صدف از۹۵ درصد كربنات كلسيم كه يك سراميك شكننده است و ۵ درصد بيوپليمر انعطاف پذير كه مواد نسبتاً ضعيف هستند، تشكيل شده است. اين مواد به صورت يك ساختار خشت و ملات با انباشته شدن ميليون ها صفحه سراميكى به اندازه چند هزار نانومتر بر روى همديگر تشكيل شده اند. هر لايه از صفحات به وسيله لايه نازكى از بيوپليمر مذكور به هم مى چسبند. گرچه كربنات كلسيم بسيار ضعيف و شكننده است ولى با طراحى آن در مقياس هاى طولى چند برابر مى توان به افزايش سختى بسيار زيادى دست يافت. درك چگونگى طراحى و عمل مواد در كوچك ترين مقياس طولى، در فراگيرى نحوه ساخت كامپوزيت هاى سنتزى سخت به تقليد از طبيعت كمك زيادى خواهد كرد. با جايگزين كردن قطعات ضعيف ساختمان صدف با مواد محكم تر مى توان كامپوزيت هاى بسيار سفت و محكم براى استفاده در پوشش هاى زرهى يا كاربردهاى ساختارى مانند پانل هاى خودروها يا بال هواپيما به دست آورد. اين تيم تحقيقاتى مطالعات تجربى خود را با تصويربردارى از صفحات نازك بريده شده از صدف يك نوع حلزون دريايى با استفاده از ميكروسكوپ نيروى اتمى (AFM) آغاز كردند. تصاوير به دست آمده برآمدگى هايى را در مقياس نانو با سطح صاف و هموار به همراه مولكول هاى بيوپليمرى با ارتفاع يك نانومتر كه به آنها متصل بودند، نشان مى دهد. لايه هاى صدف به منظور تشكيل يك ساختار محكم از دو ماده ضعيف توسط بيوپليمرها، به همديگر مى چسبند. اين محققان در مرحله بعد با ايجاد فشار به سطح صفحه با استفاده از يك نوك الماسى به اندازه چند صد نانومتر، مشاهده كردند كه صفحات مورد نظر بسيار محكم و سخت بوده و حتى در فشارهاى خيلى بالا هم مقاومت خوبى از خود نشان دادند و خرد نشدند. گرچه دانشمندان خواص صدف را در مقياس هاى ميكرو و ماكرو مطالعه كرده اند، اما «اورتيز» معتقد است اطلاعات آنها درباره رفتار صدف در مقياس نانو بسيار اندك است و معلوم نيست كدام ساختار و خواص شالوده رفتار كلى مواد را تنظيم مى كند. اين تيم هم اكنون در حال مطالعه نيروى چسبندگى بين صفحات سراميكى و بيوپليمر انعطاف پذير در مقياس نانو؛ همچنين خواص نانومكانيكى مولكول هاى منفرد بيوپليمر هستند. نتايج اين تحقيق مى تواند در چگونگى ساخت فصل مشترك هاى بادوام و مستحكم در كامپوزيت هاى سنتزى كه بتوانند نيروهاى بالا را در محيط هاى آبى تحمل كنند مفيد باشد.
سه‌شنبه، مهر ۲۶، ۱۳۸۴
اشتراک در:
نظرات پیام (Atom)
هیچ نظری موجود نیست:
ارسال یک نظر