ایجاد ماده‌ای به سبُکی پلاستیک و قوی‌تر از فولاد !

محققان دانشگاه ام آی تی در مطالعه اخیرشان ماده جدیدی ساخته‌اند که به سبکی پلاستیک است، اما از فولاد قوی‌تر است و استحکام آن تا ۶ برابر بیشتر از شیشه‌های ضد گلوله است.

کد خبر: ۱۲۷۳۸۴۱

تاریخ: ۱۴ بهمن ۱۴۰۰ - ۱۸:۳۰

به گزارش خبرگزاری دانا و به نقل از دیلی میل، به زودی می‌توان از ماده‌ای که به سبکی پلاستیک است و در عین حال از فولاد قوی‌تر است و ۴ تا ۶ برابر مستحکم‌تر از شیشه‌های ضد گلوله است، برای محافظت از صفحه نمایش گوشی‌های هوشمند استفاده کرد. این مواد توسط محققان ام آی تی ساخته شده است. مواد مذکور از لایه‌هایی از دیسک‌های مولکولی کوچک تشکیل شده‌اند که به منظور تشکیل صفحات روی هم قرار می‌گیرند.

هر لایه توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می‌شود و این موضوع آن را قوی و سبک می‌کند. مدتها تصور می‌شد که تولید پلیمرهای دو بعدی مانند این غیرممکن است، اما اتصالات ویژه بین هر دیسک مانع از چرخش آنها به خارج از صفحه می‌شود. این ماده علاوه بر کاربردش در پوشش‌های محافظ، می‌تواند در ساخت و ساز استفاده شود.

بَسپارش یا پُلیمِریزاسیون فرآیندی است که در آن اتم‌های کوچکی به نام مونومر به یکدیگر متصل می‌شوند و معمولا زنجیره‌های بلند و اسپاگتی مانندی به نام پلیمر را تشکیل می‌دهند.

سپس می‌توان آنها را با استفاده از قالب گیری تزریقی به اشیاء سه‌بعدی مانند بطری‌های آب تبدیل کرد. با این حال، محققان موفق شده‌اند ماده‌ای بسازند که به‌جای آن خود به خود به صفحات دو بعدی تبدیل می‌شود که بیشتر شبیه لازانیا هستند تا اسپاگتی. قالب‌گیری تزریقی (Injection moulding) گونه‌ای فرایند تولید قطعه است که در آن مواد مذاب تحت فشار به‌داخل قالب، تزریق می‌شوند. این سامانه بر خلاف سامانه ریژه که مذاب تحت نیروی وزن خود به داخل قالب می‌رود، امکانات تولید قطعات محکم و بدون مک (Pinhole) است. قالب‌گیری تزریقی بهترین راه تولید یک محصول پلاستیکی است.

این ورق‌ها که پلی‌آرامید (polyaramides) نامیده می‌شوند، روی هم قرار گرفته و توسط پیوندهای هیدروژنی قوی در کنار هم می‌مانند و این موضوع باعث می‌شود که مواد کلی بسیار محکم باشد. در کنار تقویت قاب گوشی، این پلیمر همچنین می‌تواند به عنوان یک پوشش محافظ روی قطعات خودرو یا به عنوان یک مصالح ساختمانی در مقیاس بزرگ استفاده شود.

مدت‌ها تصور می‌شد که پلیمرهای تشکیل‌شده از ورقه‌های دو بعدی را می‌توان برای ساخت مواد بسیار سبک وزن استفاده کرد. اما محققان بر این باور بودند که این غیرممکن است و علت آن نیز این است که فقط یک مونومر از صفحه در حال رشد ورق پیچانده می‌شود تا کل مواد شکل دلخواه خود را از دست بدهد. برای غلبه بر این مشکل، محققان ام آی تی از ترکیبی به نام ملامین استفاده کردند که از حلقه‌هایی از کربن و نیتروژن تشکیل شده است و معمولا برای ساخت ظروف پلاستیکی استفاده می‌شود.

این تیم دریافت که تحت شرایط مناسب، مونومرهای موجود در ملامین را می‌توان برای رشد دیسک‌های دو بعدی کوچکی که روی هم قرار می‌گیرند، استفاده کرد و هر لایه توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می‌شود و آن را بسیار قوی و پایدار می‌کند. این ماده دارای یک مدول کشسان است که این موضوع آن را ۴ تا ۶ برابر محکم‌تر از شیشه ضد گلوله می‌کند. مدول کشسان کمیتی است که میزان مقاومت ماده نسبت به تغییر شکل کشسان (برگشت‌پذیر) تحت تنش اعمالی را اندازه‌گیری می‌کند. در همین حال، نیروی مورد نیاز برای شکستن پلیمر، دو برابر فولاد است.

انتهای پیام