الگوبرداري از لانه پرندگان براي ايجاد ساختارهاي بسيار مستحکم

[Iman-Emperatour 4,937]

دانشمندان آمريکايي براي غلبه بر مشکل ***ندگي آئروژل‌هاي عايق، از ساختار لانه پرندگان الگوبرداري کرده‌اند.

آئروژل‌ها موادي با دانسيته بسيار پايين هستند که ويژگي عايق‌بندي بسيار خوبي دارند؛ اين مواد در گردشگر مريخ ناسا براي حفاظت از قطعات الکترونيکي در برابر سرما مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با اين حال مواد نانوحفره‌اي بافته‌شده از رشته‌هاي نانومقياس، بسيار ***نده هستند که اين امر کاربرد آنها را محدود مي‌کند. حال نيکلاس لوينتيس و همکارانش در دانشگاه علوم و فناوري ميسوري در رولا، با تقويت اتصالات ميان رشته‌ها، ماده قوي‌تري توليد کرده‌اند.

 

 

آئروژل‌ها عموماً از رشته‌هايي از نانوذرات سيليکاي شبيه گردنبند مرواريد تشکيل مي‌شوند. مي‌توان اين رشته‌ها را با يک روکش پليمري تقويت کرد؛ بدين ترتيب در محل برخورد اين رشته‌ها باهم، اتصالات عرضي ميان آنها ايجاد مي‌شود.

 

اما لوينتيس با الهام‌گيري از ساختار به‌هم‌پيچيده لانه پرندگان، به ساختارهاي مبتني بر واناديا روي آورد که در آنها يک نانوساختار بسيار درهم تنيده کرم‌مانند شکل مي‌گيرد.

 

او مي‌گويد: «هم سيليکا و هم وانادياي داراي پيوندهاي عرضي مواد بسيار مستحکمي هستند. اما آئروژل‌هاي واناديايي داراي پيوندهاي عرضي هرگز تحت فشار نمي‌***ند؛ اين مواد مي‌توانند انرژي سينتيکي معادل چهار برابر انرژي را‌ که سراميک‌هاي کربيد سيليکوني مورد استفاده در زرهي‌ها جذب مي‌کنند، جذب نمايند. کاربردهاي اصلي اين مواد در حوزه‌هايي است که مي‌توانيم از ويژگي چندگانه آنها (استحکام همراه با عايق‌بندي صوتي و حرارتي) استفاده کنيم، همانند مواد ساختاري سبک براي ساختمان‌ها، خودروها و هواپيماها».

 

داکول ديو که مواد مبتني بر ژل مشابهي در دانشگاه ايلينويز جنوبي توليد مي‌کند، اين کار را يک گام بزرگ به جلو مي‌خواند. او توضيح مي‌دهد: «به نظر مي‌رسد اين ويژگي‌ها به مورفولوژي نانوساختاري مواد بستگي دارند، بنايراين در تئوري بايد بتوانيم از اجزاي ديگري غير از واناديا براي ساختن اين مواد استفاده کنيم».

 

جايگزيني واناديوم با يک عنصر ارزان‌تر، هدف اوليه لوينتيس است. او مي گويد: «ما از درس‌هايي که از واناديا فراگرفتيم، براي سيليکا نيز استفاده مي‌کنيم؛ اين ماده نيز در شرايط خاص مي‌تواند ساختارهاي کرم‌مانند تشکيل دهد».