لایه نازک پلاستیکی مقاوم در برابر حرارت با استفاده از پسماند ساخته شد

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل ازاینترستینگ اینجینیرینگ، پژوهشگران دانشگاه میشیگان، مکسین‌ها را در صفحات پلاستیکی با شیار‌های میکروسکوپی ادغام کردند تا لایه‌های محکم و مقاوم در برابر حرارت بسازند که قابلیت انحراف پرتو‌های نور را دارند.

مکسین‌ها (MXenes) یک گروه نوظهور از کاربید / نیتریدر فلزات واسطه مواد دوبعدی هستند که تاثیر شگرفی بر علوم فیزیک، شیمی، مواد و نانو فناوری گذاشته اند.

این نوآوری راه را برای کاربرد‌های تصویربرداری مانند ثبت آشفتگی داغ سیستم‌های پیشران هواپیما و کمک به مهندسان هوافضا برای بهبود طراحی موتور برای عملکرد بهتر هموار می‌کند.

کاربرد‌های دما بالا در انرژی، حسگر‌ها و اکتشافات فضایی

این فناوری نه تنها استفاده موثری از مواد پسماند، می‌کند، بلکه امکان ساخت دستگاه‌های چند منظوره مختلف برای کاربرد‌های دما بالای در انرژی، حسگر‌ها و اکتشاف فضا نیز فراهم می‌آورد.

دانشمندان برای این فناوری، از یک روش ساخت جدید استفاده کرده اند که مصرف طبقه جدیدی از مواد مورد استفاده در اپتیک قطبش را ترویج می‌کند.

آنها تحمل گرما را تا دمای ۲۵۰ درجه سانتیگراد از خود نشان داده اند؛ جایی که ماده جدید توانایی خود را در انحراف نور به طور موثر حفظ کرد. به گفته مهندسان این ماده برای کاربرد‌هایی مناسب است که به عملیات خارج از محدوده دمای معمولی کریستال‌های مایع سنتی نیاز دارند.

پژوهشگران اعلام کردند این ماده جدید علاوه بر نمایش موفقیت آمیز تحمل دمای بالا، پیش بینی می‌شود خواص مکانیکی، الکتریکی و فیزیکی جدیدی نیز از خود نشان دهد. همچنین، کاربرد‌های بالقوه‌ای در انرژی، حسگر وسایل نقلیه و ربات‌ها و اکتشاف فضایی دارد.

مجریان این پژوهش می‌گویند ترکیب چندین عملکرد در مواد دو بعدی، دنیایی از احتمالات را باز می‌کند. مانند بال‌های پروانه که به آن اجازه پرواز، تنظیم دما و انعکاس نور را می‌دهد تا رنگ‌های خاصی برای جذب جفت و دوری از شکارچیان ایجاد کند، این روش فرصت‌های طراحی جدیدی را برای ساخت دستگاه‌های چند منظوره با توانایی هر چیزی که بتوان تصور کرد، فراهم می‌آورد.

هدف این صفحات محکم بهبود تصویربرداری از تلاطم در موتور‌های هواپیما است که می‌تواند به مهندسان هوافضا کمک کند، هواپیما‌های بهتری برای بهبود عملکرد پرواز طراحی کنند.

محققان شیار‌های میکروسکوپی را در ورقه‌های پلاستیکی تعبیه کردند و آنها را با لایه‌هایی از ذرات ریز و مسطح که توسط یک چسب مولکولی در جای خود حفظ می‌شدند، پوشاندند. این ذرات می‌توانند از مواد مختلفی ساخته شوند، اما محققان از مکسین‌ها برای تحمل گرما استفاده کردند.

این فرآیند به نور اجازه می‌دهد تا به صورت مارپیچی به قطبش‌های دایره‌ای چپ یا راست تبدیل شود و تصویربرداری از تلاطم را در دما‌های بالا تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد امکان پذیر می‌کند. 

«نیکلاس کوتوف» «Nicholas Kotov» استاد علوم شیمی و مهندسی دانشگاه میشیگان و نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: ممکن است شرایطی وجود داشته باشد که بخواهید نور را خارج از دمای معمولی عملکرد کریستال‌های مایع منحرف کنید. با این فناوری جدید اکنون، می‌توانیم دستگاه‌های قطبش نور را برای این نوع تنظیمات بسازیم.

«ریچارد وایا» «Richard Vaia»، دانشمند ارشد مواد و تولید در آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی و یکی دیگر از نویسندگان پژوهش نیز می‌گوید سامانه‌های هوافضای آینده همچنان به پیشرفت در امکان سنجی فنی ادامه می‌دهند. این مواد نوری کم هزینه، ماژولار هستند که برای بهینه سازی راه حل‌ها برای طیف وسیعی از فناوری‌های آینده بسیار مهم است.

«آندره فاریاس دی مورا» «André Farias de Moura»، دانشیار شیمی در دانشگاه فدرال سائو کارلوس و یکی دیگر از مجریان این تحقیق می‌گوید: محاسبات ما نشان می‌دهد خواص نوری از خود نانوصفحات ناشی نمی‌شود، بلکه از جهت گیری آنها بر روی شیار‌های ناشی از فرآیند ساخت ما به دست می‌آید.

نتایج این تحقیقات در نشریه Nature منتشر شده است.