ساخت بلوک پلیمری نانو با مقاومت 10 برابری در برابر اصابت گلوله - مجله پیوند

به گزارش خبرنگاران به نقل از ایسنا، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه رایس آمریکا، به رهبری سیدمحمد سجادی، محقق ایرانی، پیروز به ساخت بلوکی پلیمری مبتنی بر ساختار نانولوله ای شدند که مقاومت بسیار بالایی دارد، به گونه ای که این بلوک پلیمری 10 برابر بهتر از بلوک جامد مرجع از همان نوع پلیمر در برابر اصابت گلوله مقاومت می نماید. این گروه ثابت کردند با استفاده از چاپ سه بعدی امکان فراوری این پلیمرها وجود دارد.

• قابل استفاده در حوزه های هوافضا، خودرو، ورزش، بسته بندی و زیست پزشکی

فراوری 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 توبولان ها پرداختند. توبولان ها ساختارهای میکروسکوپی و متشکل از نانو لوله های کربنی متصل به یکدیگر و دارای قدرت فوق العاده هستند.

سازه های پلیمری مانند توبولان که در دانشگاه رایس فراوری شده است، دارای مقاومتی به مراتب بهتر نسبت به سازه مکعبی ساخته شده از پلیمر مرجع است. مقاومت این مکعب های ساخته شده در برابر گلوله مورد آزمایش نهاده شد و نتایج آزمایش ها نشان داد این گلوله ها تقریباً در لایه دوم سازه های توبول متوقف شدند و هیچ خسارت جالب توجهی فراتر از آن لایه مشاهده نشده است؛ اما گلوله هایی که با همان سرعت به مکعب مرجع برخورد کردند، شکاف هایی را در کل مکعب به وجود آوردند.

• می توان توبول ها را به صورت بلوک های پلیمری سه بعدی چاپ کرد

رهبری این گروه از محققان به عهده محقق ایرانی، سیدمحمد سجادی بود. به گفته سجادی، سامانه های نظری مختلفی وجود دارند که تا قبل از ساخته شدن امکان بهره مند شدن مردم از خواص آن ها وجود ندارد. اما با چاپ سه بعدی می توان از خواص مکانیکی پیش بینی شده استفاده کرد و به خصوصیات مکانیکی قابل تنظیم دست یافت؛ زیرا بسیاری از این خواص در نتیجه توپولوژی ایجاد می شوند و نه اندازه.

آزمایش های اجرا شده توسط این گروه تحقیقاتی به این صورت بود که گلوله هایی با سرعت 8/5 کیلومتر در ثانیه به مکعب هایی با الگوی ثابت و جامد شلیک شد. گروهی از مکعب های ساخته شده با توبولان و دارای حفرات متعددی بودند و دیگر مکعب ها از یک پلیمر مرجع ساخته شده بودند. به گفته سجادی نتایج این آزمایش ها بسیار چشمگیر است. بلوک های توبولانی، 10 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، ترک هایی در کل ساختار پخش شد. این آزمایش نشان داد چگونه یک شبکه پلیمری متخلخل اجازه می دهد بلوک های توبولانی بدون ترک خوردگی روی هم فرو بریزند.

سازه های توبولانی مانند فلز، سرامیک و پلیمر فقط با اندازه چاپگر محدود می شوند. بهینه سازی طرح شبکه می تواند منجر به ساخت مواد سبک تر و مقاوم تری برای کاربردهای عمرانی، هوافضا، خودرو، ورزش، بسته بندی و زیست پزشکی گردد.