نقش معجزه‌گر شیشه فلز‌های اکسیدشده در تقویت نانوربات‌ها
فرایند زنگ‌زدگی به ضعیف شدن اغلب فلزات منجر می‌شود، حال آنکه فلزات شیشه‌ای از این قاعده مستثنی هستند و خاصیت ارتجاعی اکسید آن‌ها به گونه‌ای حیرت‌آور افزایش می‌یابد.
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از نیوساینتیست، فنر‌ها یا لوله‌های ظریفی که از فلزات شیشه‌ای اکسیدشده ساخته می‌شوند، قابلیت ارتجاعی (الاستیک) حیرت‌آوری دارند و به تقویت تجهیزات نانورباتیک منجر می‌شوند.
اغلب فلزات در مجاورت هوا اکسید می‌شوند. در آهن چنین واکنش شیمیایی‌ای را زنگ زدگی می‌نامند که به تغییر خواص فلز منجر می‌شود. از جمله این تغییرات می‌توان به شکنندگی یا کاهش تراکم ماده اشاره کرد.
«یونگ یانگ» (Yong Yang) و همکارانش از دانشگاه هنگ‌کنگ دریافتند که نانولوله‌های شیشه‌ای‌شده آلیاژ‌های مس و زیرکونیم در فرایند اکسید شدن به شدت الاستیک می‌شوند.
ناگفته نماند که فلزات شیشه‌ای (metallic glass) دسته‌ای از فلزات هستند که ساختار اتمی نامنظمی (آمورف) همچون ساختار شیشه‌ها دارند، اما برخلاف شیشه‌ها که از نظر هدایت الکتریکی ضعیف هستند، این فلزات هدایت الکتریکی خوبی دارند. روش‌های مختلفی برای تولید این فلزات وجود دارد که شامل سرد کردن خیلی سریع، واکنش حالت جامد، پرتوافکنی یونی و آلیاژکاری مکانیکی است.
به علت محدودیت در تولید، تاکنون تعداد کمی محصولات صنعتی از جنس شیشه فلزات ساخته شده اند. آلیاژ‌های دوتایی مس-زیرکونیوم از معدود آلیاژ‌های دوتایی هستند که قابلیت شیشه‌ای شدن بالا در نرخ‌های سرمایش متوسط را دارند.
در پژوهش اخیر، یانگ و تیم تحت نظارتش، خاصیت ارتجاعی نانولوله‌های شیشه‌ای‌شده این آلیاژ را آزمایش کردند تا میزان خمیدگی و بازگشت آن‌ها به حالت اولیه را اندازه‌گیری کنند.
یانگ می‌گوید: در فرایند تغییرشکل این نانولوله‌های اکسیدشده، متوجه شدیم که خمیدگی برگشت‌پذیر می‌تواند به ۱۰ تا ۲۰ درصد برسد که مسئله غیرعادی است.
این پژوهشگران در تحقیق خود از تکنیکی با نام توموگرافی کاوشگر اتمی استفاده کردند و متوجه شدند که در فلزات شیشه‌ای، به جای آنکه لایه‌ای از اکسید روی سطح فلز را بپوشاند، نانولوله‌ها اکسیژن را در سرتاسر ساختار مولکولی خود ادغام می‌کنند که این به محکم شدن سایر اتم‌ها در جای خود منجر می‌شود و به آن‌ها ابرقدرت ارتجاعی می‌دهد.
تاکنون، خاصیت الاستیک (ارتجاعی) در این نانولوله‌ها فقط در مقیاس‌هایی ۱۰ هزار برابر کوچک‌تر از عرض تار موی انسان اندازه‌گیری شده است که کاربرد آن‌ها را به ابزار‌های الکتریکی سیار کوچک مانند فنر‌ها یا حسگر‌ها محدود می‌کند. با این حال، یانگ امیدوار است که خاصیت ارتجاعی به مقیاس‌های بزرگ‌تر، مانند ورقه‌های بزرگی که از نانولوله‌های زیادی تشکیل شده‌اند، تعمیم داده شود، به طوری که مثلا بتوان بدون نگرانی درباره اکسید شدن فلز، از این مواد در ساخت قاب‌های نشکن (عینک)، استفاده کرد.
انتهای پیام/
