مقاومت بلوک پلیمری نانو در برابر اصابت گلوله

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری آنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه رایس، به رهبری سید محمد سجادی، موفق به ساخت بلوکی پلیمری مبتنی بر ساختار نانولوله‌ای شدند که مقاومت بسیار بالایی دارد. این بلوک پلیمری ده برابر بهتر از بلوک جامد مرجع از همان نوع پلیمر در برابر اصابت گلوله مقاومت می‌کند.

این تکنولوژی قابل استفاده در حوزه‌هایی نظیر هوافضا، خودرو، ورزش، بسته‌بندی و زیست‌پزشکی است. این گروه ثابت کردند که با استفاده از چاپ سه‌بعدی امکان تولید این پلیمرها وجود دارد.

یک ماده سبک و پر از حفرات ریز که دارای سختی برابر با الماس است و بسیار جذاب به نظر می‌رسد. محققان دانشگاه رایس به آزمایش پلیمرهای مبتنی بر توبولان‌ها پرداختند. توبولان‌ها ساختارهای میکروسکوپی و متشکل از نانولوله‌های کربنی 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 نمودند، شکاف‌هایی را در کل مکعب به وجود آوردند.

دانشمندان نشان دادند که می‌توان توبول‌ها را به صورت بلوک‌های پلیمری سه‌بعدی چاپ نمود. 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.

رهبری این گروه از محققان به عهده محقق ایرانی، سید محمد سجادی بود. 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 سه‌بعدی می‌توان از خواص مکانیکی پیش‌بینی شده استفاده کرد و به خصوصیات مکانیکی قابل تنظیم دست یافت زیرا بسیاری از این خواص در نتیجه توپولوژی ایجاد می‌شوند و نه اندازه.

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 فروبریزند.

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

انتهای پیام/ 4133