اخیرا محققان مولکولی را توسعه دادهاند که وقتی به پلیمر اضافه میشود، دوام آن را افزایش میدهد و آن را بیشتر شبیه یک فلز میکند تا بتواند در برابر نوسانات دما مقاومت کند.
به گزارش تکناک، محققان می گویند که این مولکول می تواند دوام همه چیز، از قاب های پلاستیکی تلفن گرفته تا موشک ها را افزایش دهد.
پلیمرها به دلیل هزینه کم، چگالی کم، خواص عایق حرارتی و الکتریکی خوب و مقاومت بالا در برابر خوردگی، تقریباً در هر اقلامی که در زندگی روزمره استفاده می شوند، یافت می شوند. با این حال قرار گرفتن مداوم در معرض گرما و سرما باعث انبساط و انقباض مواد از جمله پلیمرها می شود که در نهایت منجر به خراب شدن آنها می شود.
مواد مختلف با سرعت های متفاوتی منبسط و منقبض می شوند، برای مثال فلزات و سرامیک ها کمتر از پلیمرها منقبض می شوند. محققان آزمایشگاه ملی ساندیا در ایالات متحده، مولکولی را تغییر داده اند که وقتی به پلیمر اضافه می شود، دوام ماده را افزایش می دهد تا شبیه فلز شود.
اریکا ردلاین، دانشمند موادی که تیم تحقیقاتی را رهبری میکند میگوید: این مولکول واقعاً یک مولکول منحصربهفرد است که وقتی آن را گرم میکنید، به جای اینکه منبسط شود، در واقع با تغییر شکلش منقبض میشود. هنگامی که این مولکول به یک پلیمر اضافه می شود، باعث می شود که پلیمر کمتر منقبض شود و به مقادیر انبساط و انقباض مشابه فلزات برخورد کند. داشتن یک مولکول که مانند فلز رفتار می کند، خیلی مهم و قابل توجه است.
ایده توسعه این مولکول که محققان نامی از آن نبرده اند، از شکایت کارمندان کمپانی ساندیا در مورد شکنندگی گوشی هایی که از مواد مختلفی ساخته شده اند که هرکدام به روش های متفاوتی به گرما و سرما واکنش نشان می دهند، به وجود آمد.
ردلاین گفت: گوشی خود را در نظر بگیرید که دارای یک محفظه پلاستیکی است که به صفحه شیشه ای متصل شده است، و داخل آن، فلزات و سرامیک ها یک مدار را تشکیل می دهند. این مواد همگی پیچ، چسبانده یا به نوعی به هم چسبیده اند و با سرعت های مختلف شروع به انبساط و انقباض می کنند و به یکدیگر فشار وارد می کنند که این مسئله می تواند باعث ترک خوردن یا تاب برداشتن آنها در طول زمان شود.
محققان می گویند این مولکول می تواند انقلابی در نحوه استفاده از پلیمرها در طیف وسیعی از کاربردها، از جمله الکترونیک، سیستم های ارتباطی، پنل های خورشیدی، قطعات خودرو، تخته های مدار، طراحی های هوافضا، سیستم های دفاعی و کف سازی ایجاد کند.
جیسون داگر، مهندس شیمی ساندیا میگوید: این مولکول نه تنها مشکلات فعلی را حل میکند، بلکه فضای طراحی را برای نوآوریهای بیشتر در آینده به طور قابل توجهی باز میکند.
محققان می گویند یک مزیت این مولکول این است که می توان آن را در قسمت های مختلف پلیمر در درصدهای مختلف در طی پرینت سه بعدی وارد کرد.
داگر گفت: شما می توانید ساختاری را با یک سری رفتارهای حرارتی خاص در یک منطقه و سایر رفتارهای حرارتی را در منطقه دیگر برای مطابقت با مواد در قسمت های مختلف مورد چاپ کنید.
این مولکول با حذف پرکننده های سنگین به کاهش وزن مواد نیز کمک می کند. اغلب، مواد معدنی مانند کربنات کلسیم، سیلیس، خاک رس، کائولن و کربن به عنوان پرکننده اضافه میشوند تا قالبگیری و شکلدهی پلیمر را آسانتر کرده و پایداری آن را را تضمین کنند.
داگر گفت: این مولکول ما را قادر میسازد کارهای بسیار سبکتری برای صرفهجویی در جرم انجام دهیم. این امر به طور ویژه ای هنگام پرتاب یک ماهواره مهم است. هر گرمی که بتوانیم کم کنیم، اهمیت بسزایی دارد.
محققان تاکنون فقط مقادیر کمی از این مولکول را ایجاد کردهاند، اما در حال کار بر روی راهی برای افزایش تولید آن هستند. در حال حاضر، حدود 10 روز طول می کشد تا بین 7 تا 10 گرم از این مولکول تولید شود.
چاد استایگر، شیمیدان آلی که مسئول ایجاد این مولکول است می گوید: متاسفانه سنتز این مولکول خیلی طولانی است. سنتز طولانی تر برابر است با زمان بیشتر و پول بیشتر. معمولاً سنتزهای پنج تا شش مرحله ای در مواد با ارزش بالاتر مانند داروها مشاهده می شود. پلیمر هر چه ارزانتر باشد، استفاده از آن در مقیاس وسیع بهتر است.
با این وجود، محققان در مورد کاربردهای موثر این مولکول خوش بین هستند.
اریک ناگل، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی گفت: هیچ چیزی شبیه به این مولکول وجود ندارد. من واقعاً از امکانات این فناوری و کاربردهایی که می تواند با آن مرتبط باشد، هیجان زده هستم.
