چاپ

پوست صدف ماده کامپوزيتي است که داراي ويژگي‌هاي مکانيکي فوق‌العاده‌اي از جمله انعطاف‌پذيري و استحکام زياد است.
محمد محمدخاني از دانشگاه کاروليناي جنوبي در کلمبيا و همکارانش، به رهبري "پروفسور سانات کومار"(Sanat Kumar) با تغيير دادن سرعت بلورسازي يک پليمر که با نانوذرات ترکيب شده بود، موفق به کنترل فرآيند خودمونتاژ شدن نانوذرات و تبديل شدن آن‌ها به سازه‌هايي با سه ساختار طولي بسيار متفاوت شدند.
در واقع تيم علمي شيوه‌اي تک مرحله‌اي براي توليد يک ماده کامپوزيت بسيار محکم ارائه داده است. تکنيک جديد خصوصيات مکانيکي و فيزيکي مواد پلاستيکي تجاري را ارتقا خواهد داد؛ اين مواد در توليد پوشش حفاظتي خودروها و بسته‌بندي مواد غذايي و نوشيدني‌ها به کار مي‌روند.
محمدخاني و همکارانش همچنين به دنبال ايجاد ويژگي‌هاي نوري يا الکترونيکي مطلوب مواد نانوکامپوزيتي هستند و اين موفقيت به توليد مواد جديد و ابزارهاي کاربردي خواهد انجاميد که در ساختمان‌سازي به کار مي‌روند.
حدود 75 درصد پليمرهاي تجاري از جمله پلي‌اتيلن‌هاي مورد استفاده در بسته‌بندي و پلي‌پروپيلن‌هاي مورد کاربرد در توليد بطري‌ها، نيمه بلورين هستند. اين مواد استحکام مکانيکي پاييني‌ دارند و نمي‌توان از آن‌ها در کاربردهاي پيچيده‌تر از جمله توليد تاير خودروها، کمربندي ايمني، و سپر اتومبيل‌ها استفاده کرد.
دانشمندان از اوايل دهه 1900 مي‌دانند که با تغيير دادن پراکندگي نانوذرات در پليمر، فلز و ماتريس‌هاي سراميکي مي‌توانند ويژگي‌هاي چنين موادي را تا حد زيادي ارتقا دهند.
تا پيش از اين مطالعه، دستيابي به مونتاژ آني نانوذرات در مقياس‌هاي سلسله‌ مراتبي در يک پليمر ميزبان يک رويا بود و شيوه‌اي تثبيت‌شده براي رسيدن به اين هدف وجود نداشت.
تيم علمي حاضر در اين مطالعه اين مشکل را از طريق مونتاژ چندمقياسي و کنترل‌شده نانوذرات حل کرد و اين کار را با کنترل سرعت بلورشدن پليمر انجام داد. تا پيش از اين، هيچ تيم تحقيقاتي موفق به تنظيم مونتاژ نانوذرات در يک ماتريس پليمر بلورين نشده بود.
آن‌ها با ترکيب‌کردن نانوذرات در محلول پليمري(اکسيد پلي‌اتيلن) و تغييردادن سرعت بلور شدن، موفق به کنترل فرآيند خودمونتاژ شدن نانوذرات به سه مقياس مختلف نانو، ميکرو و ماکرومتر شدند.
خودمونتاژشدن کنترل‌شده حائز اهميت است زيرا سفتي مواد را ارتقاء مي‌بخشد در حالي که سختي آن‌ها را حفظ مي‌کند. همچنين در اين روش وزن ماده ساختاري پايين مي‌ماند و اين موضوع در توليد خودروها و هواپيماها حياتي است.
جزئيات اين دستاورد علمي در ACS Central Science منتشر شد.