کشف الیاف پلیمری جدید و منحصر به فرد بر پایه پلی‌اکریلونیتریل
محکم و چقرمه ولی به سبکی یک پَر
گفته می‌شود که این الیاف به طور مطلوب برای اجزای سازنده فنی که در معرض بارهای زیاد قرار دارند، مناسب هستند.
الیاف پلیمری جدید و منحصر به فرد را در نتیجه وجود هر دو خواص وزن سبک و بسیار ارتجاعی توصیف کردند و توسط تیمی تحقیقاتی که به دست دانشمندان از دانشگاه Martin Luther (MLU) Halle-Wittenberg در Saxony-Anhalt، آلمان رهبری شد، ساخته شدند، در حالی که می‌توانند تأثیر زیادی بر صنعت خودرو و سایر بخش‌ها بگذارند.
گروه تحقیقاتی MLU برای طراحی مواد مبتنی بر ریزساختار در انستیتوی فیزیک، به سرپرستی Ralf Wehrspohn، از دستگاهی موسوم به ZEISS Xradia 810 Ultra – توموگرافی تخمینی سه بعدی با اشعه X با وضوح بالا که قادر به شناسایی الیاف بود، استفاده کرد. این فناوری به دانشمندان اجازه می‌دهد که تصاویر سه بعدی بسیار دقیق از نمونه‌های کوچک ایجاد کنند. هنگامی که محققان این الیاف را ساختند، برای اولین بار مشاهده کردند که فیبریل‌های داخل هر لیف مجزا تقریباً همیشه در جهت طولی یکسان مرتب می‌شوند.
این الیاف که از لحاظ شیمیایی بر پایه پلی‌اکریلونیتریل هستند، گفته می‌شود به خاطر حداکثر ارتجاعیت و مقاومت کششی بالا بسیار حائز اهمیت هستند در حالی که بسیار سبک وزن نیز هستند.
یک لیف منفرد با قطر حدود 0/04 میلی‌متر حداکثر 4000 فیبریل فوق‌العاده نازک را شامل می‌شود. محققان ذکر کردند ماده افزودنی یا مولکول اتصال‌دهنده، این فیبریل‌ها در الیاف را با نتایج مطلوب به یکدیگر پیوند می‌دهد. اما این فقط ماده افزودنی نیست که به جهت محکم ساختن مواد مسئول است بلکه این واقعیت نیز وجود دارد که این موضوع با جهت‌گیری الیاف بسیار ترکیب می‌شود که نتیجه کشش و آماده‌سازی حرارتی به کار رفته در طی فرآیند تولید است. برای مقایسه، یک لیف منفرد ضخیم‌تر از موی انسان نیست و وزن آن کم‌تر از یک ریزپشه است اما با این وجود می‌تواند 30 گرم وزنه را بالا ببرد.
به گفته این تیم، مواد مصنوعی کمی وجود دارد که چنین مقاومت بالایی را با چقرمگی فوق‌العاده ترکیب کند. دانشمندان Halle به‌همراه محققانی از دانشگاه Bayreuth، مرکز تحقیقات Jülich و سایر شرکای آلمان، چین و سوئیس بر این چالش‌های مهم فناوری تسلط داشتند. الیاف پلیمری که آن‌ها تولید کردند در برابر تغییر شکل و شکستگی مقاومت می‌کنند، زیرا می‌توانند کشیده شوند و سپس به شکل اصلی خود بازگردند در حالی که این بدان معناست که می‌توانند انرژی زیادی جذب کنند. دکتر Juliana Martins de Souza e Silva، سرپرست گروه برای میکروسکوپ الکترونی اشعه X در MLU و یکی از اعضای تیم تحقیق گفت: “علاوه بر سبک وزن بودن، الیاف منحصر به فردی هستند زیرا تا کنون ترکیب استحکام بالا با چقرمگی بالا در یک ماده دشوار بود.”
گفته می‌شود این الیاف به دلیل خواص منحصر به فردشان، برای استفاده در مورد اجزای سازنده فنی تحت بار زیاد نظیر تایرهای مقاوم در برابر سایش و بخش‌های دیگر خودرو به طور مطلوب مناسب می‌باشند در حالی که به کاهش وزن خودرو کمک می‌کنند. آن‌ها می‌توانند به عنوان ماده‌ای برای چترهای نجات و تجهیزات حفاظتی در صنعت نساجی یا برای تاندون‌ها و رباط‌های مصنوعی، مواد ترمیمی بافت یا بخیه‌های جراحی در مهندسی پزشکی استفاده شوند.
دانشمندان بر این باورند که این ماده می‌تواند دست‌خوش توسعه بیش‌تر قرار گیرد. Martins de Souza e Silva گفت: “الیاف ما از یک اصل طراحی نوآورانه استفاده می‌کنند که اجازه خواهد داد به طور مشابه الیاف چقرمه و محکم از سایر پلیمرهای استاندارد نیز تولید شود.” “بنابراین ترکیبات مختلف پلیمرها و مولکول‌های پیونددهنده می‌تواند منجر به پیدایش مواد جدید شوند.”
در حال حاضر به هر جهت الیاف پلیمری کشف شده توسط این تیم‌ها می‌توانند با استفاده از فرآیندهای پیش‌رفته در این بخش که فراهم می‌شوند، مستقیماً ساخته شوند. Martins de Souza e Silva گفت: “ما انتظار داریم که به زودی الیاف ما به منظور کاربرد عملی در صنعت ارائه شود.”
لینک خبر: https://www.canplastics.com/features/researchers-discover-unique-new-polymer-fibres/
