ابداع نانوفیبرهای قویتر از فولاد

می متالز - دانشمندان دانشگاه MIT با الهام گرفتن از طبیعت و برخی دیگر از نحوه تشکیل الیاف مصنوعی کولار، نانوساختارهای مونتاژی خود ساخته اند که به گفته آنها از فولاد قویتر هستند.

به گزارش می متالز، دانشمندان دانشگاه MIT با الهام گرفتن از طبیعت و برخی دیگر از نحوه تشکیل الیاف مصنوعی کولار، نانوساختارهای مونتاژی خود ساخته اند که به گفته آنها از فولاد قویتر هستند. دانشمندان می گویند با داشتن ویژگیهای منحصر به فرد و خاصیت ساخت، این مواد جدید می توانند انواع مختلفی از فیلتراسیون آب گرفته تا تأمین انرژی دستگاههای الکترونیکی را پیدا کنند.

نانوریبن های خودساختار تا حدی از نحوه جمع شدن مولکول ها به صورت غشا یا ساختارهای مهم دیگر در طبیعت الهام می گیرند. بازآفرینی این مورد با مولکولهای مهندسی شده امری کاملاً ساده است، با این حال، دانشمندان با جمع آوری آنها در آب به موفقیت دست می یابند.

جولیا اورتونی، استادیار گروه علوم و مهندسی مواد MIT توضیح می دهد: این مواد مبتنی بر مولکول های کوچک به سرعت تخریب می شوند. و آنها از نظر شیمیایی نیز ناپایدار هستند. هنگام برداشتن آب، به ویژه هنگامی که هر نوع نیروی خارجی اعمال می شود، کل ساختار از هم می پاشد.

در طول چندین سال، اورتونی و تیم او در حال کنار آمدن با کلاس جدیدی از مولکول های کوچک بودند که امیدوار بودند بتوانند این نقص ها را برطرف کنند و اکنون به دنبال یک راه حل هستند. این مولکول ها دارای یک بخش بیرونی هستند که آب دوست است و دوست دارد با آب ارتباط برقرار کند، یک بخش داخلی آبگریز است و تعامل با آب را دوست ندارد و پیوندهای هیدروژنی قوی الهام گرفته از کولار در وسط که آنها را قادر می سازد تا با مولکول های دیگر محکم بپیوندند.

این تیم پس از آزمایش و خطا که شامل ده ها طرح مولکول بود، به این دستورالعمل رسیدند، اما این روش را برای وسایل آنها مناسب دانستند. دلیل این امر آنست که مخلوط ظریف بخشهای آبگریز و آب دوست، همراه با شبکه متراکم پیوندهای هیدروژنی، باعث می شود که مولکولهای منفرد به روش صحیح در آب حرکت کنند، زیرا بعضی از قسمتها به مایع جذب می شوند در حالیکه قسمتهای دیگر دفع می شوند، هرچند که همه کاملاً جدی به همدیگر چسبیده اند.

هنگامی که آب به آن اضافه می شود، مولکول ها خود را به صورت روبان های طولانی با ضخامت فقط یک نانومتر جمع می کنند که مشخص می شود از فولاد قوی ترند. سپس این گروه ها به نخهای بلندی کشیده شدند که می توانست خشک شود و با آنها کار شود، و تیم تحقیق دریافت که آنها می توانند 200 برابر وزن خود را نگه دارند. این ماده همچنین دارای یک سطح فوق العاده بالا و 200 متر مربع برای گرم ماده است.

این نسبت سطح به جرم بالا با انجام شیمی بیشتر با مواد کمتری نوید فناوری های کوچک سازی را می دهد.

منطقه ای که این نوع مواد با سطح بالا پتانسیل زیادی دارند تصفیه آب است. تیم MIT با پوشاندن روبان در مولکول های خاص این احتمالات را بررسی کرده و از آنها برای بیرون کشیدن فلزات سنگین مانند سرب و آرسنیک از آب آلوده استفاده کرد. دانشمندان همچنین در حال بررسی چگونگی تشکیل روبان می توانند بخشی از دستگاه های الکترونیکی و باتری های پیشرفته را تشکیل دهند، اگرچه آنها خاطرنشان می کنند که هنوز روزهای اولیه تحقیقات است.

اورتونی افزود: ما هیجان زده شدیم که دیدیم اصلاحات ما در ساختار مولکولی در واقع با رفتار جمعی مولکول ها تقویت شده و ساختارهای نانو با خواص مکانیکی بسیار قوی ایجاد می کند. گام بعدی، کشف مهمترین برنامه ها، هیجان انگیز خواهد بود.

این تحقیق در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است

منبع: خبرگزاری علمی و فناوری