محققان دانشگاه رایس آمریکا به رهبری محقق ایرانی «سید محمد سجادی» موفق به ساخت بلوک پلیمری مبتنی بر ساختار نانو لوله‌ای شدند که مقاومت بسیار بالایی دارد، این بلوک پلیمری ۱۰ برابر بهتر از بلوک جامد مرجع از همان نوع پلیمر در برابر اصابت گلوله مقاومت می‌کند.

به گزارش مجله مواد شیمیایی، به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان دانشگاه رایس به رهبری محقق ایرانی «سید محمد سجادی» به آزمایش پلیمرهای مبتنی بر توبولان‌ها پرداختند، توبولان‌ها ساختارهای میکروسکوپی و متشکل از نانو لوله‌های‌کربنی متصل به یکدیگر هستند و دارای قدرت فوق‌العاده‌ای اند، این فناوری قابل استفاده در حوزه‌هایی نظیر هوافضا، خودرو، ورزش، بسته بندی و زیست‌پزشکی است،  این گروه ثابت کردند که با استفاده از چاپ سه بعدی امکان تولید این پلیمرها وجود دارد.

یک ماده سبک و پر از حفره های ریز که دارای سختی برابر با الماس باشد بسیار جذاب به نظر می‌رسد. محققان دانشگاه رایس به آزمایش پلیمرهای مبتنی بر توبولان‌ها پرداختند، توبولان‌ها ساختارهای میکروسکوپی و متشکل از نانو لوله‌های‌کربنی متصل به یکدیگر هستند و دارای قدرت فوق‌العاده‌ای هستند، سازه‌های پلیمری مانند توبولان که در دانشگاه رایس تولید شده است، دارای مقاومتی به مراتب بهتر نسبت به سازه مکعبی ساخته شده از پلیمر مرجع است.

مقاومت این مکعب‌های ساخته شده در برابر گلوله مورد آزمایش قرار گرفته است،  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 سه بعدی چاپ کرد، در طی آزمایش‌های انجام داده شده مشخص شد که بلوک‌های پلیمری ساخته شده از توبول، هنگامی که مورد اصابت یک گلوله قرار می‌گیرد، نسبت به همان مواد پلیمری بدون حفره بهتر عمل می‌کند،  بلوک‌ها نیز بدون اینکه از یکدیگر جدا شوند، بسیار فشرده می‌شوند.

به گفته سجادی، سامانه‌های نظری مختلفی وجود دارند که تا قبل از ساخته شدن امکان بهره‌مند شدن مردم از خواص آن‌ها وجود ندارد،  اما با چاپ سه بعدی می‌توان از خواص مکانیکی پیش‌بینی شده استفاده کرد و به خصوصیات مکانیکی قابل تنظیم دست یافت.

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 ترک خوردگی روی هم فرو بریزند.

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


منبع: ایرنا