جمعه ۱۰ فروردین ۱۴۰۳
۱۲:۲۵ - ۱۰ تير ۱۴۰۰ کد خبر: ۱۴۰۰۰۴۰۷۹۱
اخبار علمی و پژوهشی

«چوب فلز» توسط دانشمندان ساخته شد

چوب فلز,ساخت چوب فلز توسط دانشمندان
طی سه سال گذشته ، مهندسان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه پنسیلوانیا، آمریکا در حال تولید نوعی ماده هستند که آنرا «چوب فلز» نامیده اند. این ماده خواص مفید و نام خود را از ویژگی اصلی ساختاری (تخلخل) همتای طبیعی خود یعنی درختان کسب کرده است.« چوب فلز» همانند شبکه ای از ستون های نیکل در مقیاس نانو، پر از منافذی به اندازه سلول است که بطور منظم با هم فاصله دارند و چگالی آنرا بدون از بین بردن مقاومت مواد، بطور کامل کاهش می دهند.

به گزارش ایسنا به نقل از یورکالرت، فاصله دقیق این شکاف ها نه تنها به «چوب فلز»، قدرت تیتانیوم را با وزن کمی می دهد بلکه به آن خصوصیات بصری بی نظیری نیز می بخشد. از آنجا که فاصله بین شکاف ها به اندازه طول موج های نور مرئی است، نوری که از« چوب فلز» منعکس می شود، در افزایش رنگ های خاص تداخل ایجاد می کند. تغییرات افزایش یافته رنگ بر اساس زاویه ای است که نور از سطح منعکس می شود و به آن ظاهری خیره کننده می دهد و این پتانسیل را به« چوب فلز» می دهد که از آن بعنوان حسگر استفاده شود. لازم به ذکر است، چوب طبیعی به علت نسبت مقاومت به چگالی بالا، یک ماده ساختمانی منحصربه فرد است و به اندازه کافی قوی بوده که بتواند تا صدها فوت رشد کند، البته سبک است و بعد از قطع شدن در رودخانه شناور می شود.

اکنون مهندسان دانشگاه پنسیلوانیا یک مشکل اساسی که از تولید «چوب فلز» در اندازه های لازم یعنی از بین بردن ترک های معکوس که از رشد مواد در میلیون ها ذره در مقیاس نانو در غشاهای فلزی به اندازه کافی بزرگ جلوگیری می کرد را برطرف کردند. جلوگیری از این نقص ها که برای دهه ها گریبانگیر مواد مشابهی بوده است، اجازه می دهد نوارهایی از «چوب فلز» در مناطقی ۲۰ هزار برابر بیشتر از گذشته جمع شوند.

هنگامی که شکافی در داخل یک ماده معمولی ایجاد می شود، پیوندهای بین اتم های آن شکسته می شود و درنهایت مواد از هم جدا می شوند. در مقابل، یک شکاف معکوس پر از اتم های زیاد ایجاد می شود. در مورد «چوب فلز»، ترک های معکوس از نیکل اضافی تشکیل شده اند که منافذ نانو را که برای ویژگی های منحصربه فرد آن حیاتی است، پر می کنند.

جیمز پیکول، استادیار گروه مهندسی مکانیک و مکانیک کاربردی و ژیمین جیانگ، دانشجوی تحصیلات تکمیلی در آزمایشگاه روی این پروژه کار می کنند. جیانگ می گوید: «ترک های معکوس از زمان ترکیب اولین مواد مشابه در اواخر دهه ۱۹۹۰ مشکل ساز شدند و کشف یک روش ساده برای از بین بردن آن ها مانعی طولانی مدتدر این زمینه بوده است.»

این ترک های معکوس ریشه در نحوه ساخت «چوب فلز» دارد. این کار به عنوان الگویی از کره هایی در مقیاس نانو شروع می شود که روی هم چیده شده اند. هنگامی که نیکل درون قالب رسوب می کند، ساختار شبکه ای چوب فلزی را در اطراف کره ها تشکیل می دهد، سپس میتوان آنرا حل کند تا منافذ ویژه آن باقی بماند.

با این حال، اگر جاهایی وجود داشته باشند که الگوی انباشته منظم کره ها به هم بخورد، نیکل شکاف ها را پر می کند و هنگام برداشته شدن الگو، یک ترک وارونه ایجاد می کند.

روش استاندارد ساخت این مواد، شروع با محلول ذرات نانو و تبخیر آب تا زمان خشک شدن ذرات و بطور مرتب انباشته شدن آنهاست. چالش این است که نیروهای سطحی آب به قدری قوی هستند که ذرات را از هم جدا کرده و شکاف ایجاد می کنند، درست مثل شکاف هایی که در خشک شدن شن ایجاد می شوند. پيش‌گيري از این شکاف ها در سازه هایی که در تلاش هستیم بسازیم، بسیار دشوار است، بنابراین ما یک راهبرد جدید ایجاد کردیم که به ما امکان می دهد ذرات را در حالی که قالب را مرطوب نگه می داریم، جمع کنیم. این روش از ترک خوردن غشاها جلوگیری می کند ولی به دلیل مرطوب بودن ذرات، ما باید آن ها را در جای خود با استفاده از نیروهای الکترواستاتیک محکم کنیم تا بتوانیم آنها را با فلز پر کنیم.

با وجود نوارهای بزرگ تر و سازگارتر از «چوب فلز» که حالا میسر شده، محققان علاقه ویژه ای به استفاده از این مواد برای ساخت دستگاه های بهتر دارند.

پیکول می گوید: «رویکرد جدید تولید به ما این امکان را می دهد که فلزات پر منفذی را بسازیم که سه برابر قوی تر از فلزات متخلخل قبلی با چگالی نسبی مشابه و ۱۰۰۰ برابر بزرگ تر از سایر شبکه های نانو باشند. ما تصمیم داریم از این مواد برای ساختن تعدادی دستگاه که ساخت آن ها غیرممکن بود استفاده کنیم. پیش از این نیز از آنها بعنوان غشایی برای جداسازی مواد زیستی در تشخیص سرطان، پوشش های محافظ و حسگرهای انعطاف پذیر استفاده کردیم.»

نتایج این تحقیق در مجله Nature Materials منتشر شده است.

  • 17
  • 5
۵۰%
همه چیز درباره
نظر شما چیست؟
انتشار یافته: ۰
در انتظار بررسی:۰
غیر قابل انتشار: ۰
جدیدترین
قدیمی ترین
مشاهده کامنت های بیشتر
علی نصیریان بیوگرافی علی نصیریان؛ پیشکسوت صنعت بازیگری ایران

تاریخ تولد: ۱۵ بهمن ۱۳۱۳

محل تولد: تهران

حرفه: بازیگر، نویسنده و کارگردان

آغاز فعالیت: ۱۳۲۹ تاکنون

تحصیلات: دانش آموخته مدرسه تئاتر در رشته هنرپیشگی

ادامه
پاوان افسر بیوگرافی پاوان افسر بازیگر تازه کار سینما و تلویزیون ایران

تاریخ تولد: ۲۷ تیر ۱۳۶۳ 

محل تولد: تهران

حرفه: بازیگر 

آغاز فعالیت: ۱۳۹۲ تاکنون

تحصیلات: لیسانس رشته ی مدیریت بازرگانی

ادامه
امین پیل علی بیوگرافی امین پیل علی بازیکن تازه نفس فوتبال ایران

تاریخ تولد: ۱۷ دی ۱۳۸۱

محل تولد: گیلان

حرفه: فوتبالیست

پست: هافبک

تیم: تیم ملی فوتبال ایران

شماره پیراهن: ۱۵

ادامه
ابوطالب بن عبدالمطلب زندگینامه ابوطالب بن عبدالمطلب پدر امام علی (ع)

تاریخ تولد: ۳۵ پیش از عام‌الفیل

محل تولد: مکه

دیگر نام ها: عبدالمطلب، عبدالمناف، عمران

دلیل شهرت: رئیس قبیله بنی هاشم، پدر امام علی (ع)، عمو و حامی حضرت محمد (ص)

درگذشت: سال دهم بعثت

آرامگاه: مکه در گورستان ابوطالب

ادامه
رودریگو هرناندز بیوگرافی «رودریگو هرناندز»؛ ستاره ای فراتر از یک فوتبالیست | هوش و تفکر رمز موفقیت رودری

تاریخ تولد: ۲۲ ژوئن ۱۹۹۶

محل تولد: مادرید، اسپانیا

حرفه: فوتبالیست 

پست: هافبک دفاعی

باشگاه: منچسترسیتی

قد: ۱ متر ۹۱ سانتی متر

ادامه
موسی التماری بیوگرافی موسی التماری بازیکن فوتبال اردنی

تاریخ تولد: ۱۰ ژوئن ۱۹۹۷

محل تولد: امان، اردن

حرفه: فوتبالیست

باشگاه کنونی: باشگاه فوتبال مون‌پلیه فرانسه

پست: مهاجم

قد: ۱ متر ۷۶ سانتی متر

ادامه
اوسمار ویرا بیوگرافی اوسمار ویرا سرمربی تیم پرسپولیس

تاریخ تولد: ۳ ژوئیه ۱۹۷۵

محل تولد: ریو گرانده دو سول ، برزیل

حرفه: سرمربی تیم فوتبال

باشگاه کنونی: پرسپولیس

آغاز فعالیت: سال ۱۹۹۴

ادامه
اوستون ارونوف بیوگرافی اوستون ارونوف بازیکن فوتبال ازبکی در تیم های ایرانی

چکیده بیوگرافی اوستون ارونوف

نام کامل: اوستون رستم اوگلی اورونوف

تاریخ تولد: ۱۹ دسامبر ۲۰۰۰

محل تولد: نوایی، ازبکستان

حرفه: فوتبالیست

پست: هافبک تهاجمی

باشگاه کنونی: پرسپولیس

ادامه
اکرم عفیف بیوگرافی اکرم عفیف بازیکن برتر تیم ملی قطر

تاریخ تولد: ۱۸ نوامبر ۱۹۹۶

محل تولد: دوحه، قطر

حرفه: فوتبالیست

پست: وینگر

باشگاه کنونی: السد قطر

قد: ۱ متر ۷۶ سانتی متر

ادامه
ویژه سرپوش