ساخت بلوک پلیمری نانویی با مقاومت ۱۰ برابری در برابر اصابت گلوله

به گزارش هفته نامه پزشکی امروز به نقل از ایسنا 

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه رایس آمریکا، به رهبری سیدمحمد سجادی محقق ایرانی، موفق به ساخت بلوکی پلیمری مبتنی بر ساختار نانولوله‌ای شدند که مقاومت بسیار بالایی دارد، به گونه‌ای که این بلوک پلیمری ۱۰ برابر بهتر از بلوک جامد مرجع از همان نوع پلیمر در برابر اصابت گلوله مقاومت می‌کند. این گروه ثابت کردند که با استفاده از چاپ سه‌بعدی امکان تولید این پلیمرها وجود دارد.

این فناوری قابل استفاده در حوزه‌هایی نظیر هوافضا، خودرو، ورزش، بسته‌بندی و زیست‌پزشکی است.

تولید ماده سبک و پر از حفرات ریز که دارای سختی برابر با الماس باشد، از اهداف این محققان بود و بر این اساس محققان دانشگاه رایس به آزمایش پلیمرهای مبتنی بر توبولان‌ها پرداختند. توبولان‌ها ساختارهای میکروسکوپی و متشکل از نانو لوله‌های‌کربنی متصل به یکدیگر و دارای قدرت فوق‌العاده‌ هستند.

سازه‌های پلیمری مانند توبولان که در دانشگاه رایس تولید شده است، دارای مقاومتی به مراتب بهتر نسبت به سازه مکعبی ساخته‌شده از پلیمر مرجع است. مقاومت این مکعب‌های ساخته شده در برابر گلوله مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج آزمایش‌ها نشان داد که این گلوله‌ها تقریباً در لایه دوم سازه‌های توبول متوقف شدند و هیچ خسارت قابل توجهی فراتر از آن لایه مشاهده نشده است؛ اما گلوله‌هایی که با همان سرعت به مکعب مرجع برخورد کردند، شکاف‌هایی را در کل مکعب به وجود آوردند.

دانشمندان نشان دادند که می‌توان توبول‌ها را به صورت بلوک‌های پلیمری سه‌بعدی چاپ کرد.

رهبری این گروه از محققان به عهده محقق ایرانی، سید محمد سجادی بود. به گفته سجادی، سامانه‌های نظری مختلفی وجود دارند که تا قبل از ساخته‌شدن امکان بهره‌مند شدن مردم از خواص آن‌ها وجود ندارد. اما با چاپ سه‌بعدی می‌توان از خواص مکانیکی پیش‌بینی‌شده استفاده کرد و به خصوصیات مکانیکی قابل تنظیم دست یافت؛ زیرا بسیاری از این خواص در نتیجه توپولوژی ایجاد می‌شوند و نه اندازه.

آزمایش‌های انجام شده توسط این گروه تحقیقاتی به این صورت بود که گلوله‌هایی با سرعت ۸.۵ کیلومتر در ثانیه به مکعب‌هایی با الگوی ثابت و جامد شلیک شد. گروهی از مکعب‌های ساخته شده با توبولان و دارای حفرات متعددی بودند و دیگر مکعب‌ها از یک پلیمر مرجع ساخته شده بودند. به گفته سجادی نتایج این آزمایش‌ها بسیار چشمگیر است. بلوک‌های توبولانی، ۱۰ برابر بهتر از یک بلوک جامد از همان مواد عمل کردند. به طوری که گلوله در لایه دوم سازه توبولانی گیر کرد؛ اما در بلوک جامد، ترک‌هایی در کل ساختار پخش شد. این آزمایش نشان داد که چگونه یک شبکه پلیمری متخلخل اجازه می‌دهد بلوک‌های توبولانی بدون ترک‌خوردگی روی هم فرو بریزند.

سازه‌های توبولانی مانند فلز، سرامیک و پلیمر فقط با اندازه چاپگر محدود می‌شوند. بهینه‌سازی طرح شبکه می‌تواند منجر به ساخت مواد سبک‌تر و مقاوم‌تری برای کاربردهای عمرانی، هوافضا، خودرو، ورزش، بسته‌بندی و زیست‌پزشکی شود.

انتهای پیام