مرجع پلیمر در بازار ایران: محققان نشان دادند که می‌توان با افزایش ابعاد نانوذرات می‌توان استحکام و انعطاف‌پذیری محصول نهایی یک کامپوزیت متخلخل را افزایش داد.
کامپوزیت تقویت شده
محققان دانشگاه رایس موفق به سنتز نانوذرات متخلخل کروی از جنس سیلیکات و کلسیم شدند که به‌صورت فیلم نازک و پلاکت در می‌آید؛ این نانوذرات در معرض فشار سفت می‌شوند. یافته‌های این گروه نشان داد که درصورت افزایش ابعاد ذرات به 500 نانومتر، ساختار محصول نهایی صلب‌تر شده و زمانی که تحت فشار قرار می‌گیرد، احتمال ترک خوردن آن کاهش می‌یابد.
این ساختار متخلخل بوده و می‌توان از آن به‌عنوان واحد سازنده برای تولید مواد خودترمیم شونده، رهاساز دارو، عایق، مواد ساختمانی و سرامیک استفاده کرد.
روزبه شهسواری و همکارانش ذرات متخلخلی بین 150 تا 550 نانومتر ساختند که حفره‌های موجود روی آن در حدود پهنای یک رشته DNA است.
این گروه در ادامه، ذرات را به هم متصل کرده و ورق‌ها و پلاکت‌های میکرومقیاس تولید کردند. نتایج یافته‌های آن‌ها نشان داد که ذرات بزرگتر، 120 درصد مستحکم‌تر از ذرات ریز هستند؛ این آزمایش 900 بار تکرار شد.
روزبه شهسواری از محققان این پروژه می‌گوید که شواهد بسیاری جمع‌آوری شده که نشان می‌دهد افزایش ابعاد ذرات از 300 به 500 نانومتر موجب تغییر خاصیت محصول از حالت شکننده به انعطاف‌پذیر می‌شود. نکته جالب توجه این است که اندازه حفره‌ها در هر دو حال معمولاً بین 2 تا 4 نانومتر ثابت است.
نتایج این پروژه برای مهندسان و کسانی که روی نانوذرات به‌عنوان واحدهای سازنده مواد بزرگتر کار می‌کنند، اهمیت زیادی دارد. شهسواری می‌گوید: «زمانی که با واحدهای سازنده متخلخل سر و کار داریم، رابطه میان ابعاد ذرات، تخلخل و خواص مکانیکی اهمیت زیادی پیدا می‌کند. در این پروژه، ما دریافتیم که می‌توان با افزایش ابعاد ذرات، از حالت شکننده به حالت انعطاف‌پذیر رسید؛ در حالی که اندازه حفره‌ها تغییر نکرده است. این نتایج نشان می‌دهند که ابعاد ذرات کلسیم – سیلیکات در مقیاس‌های بزرگتر و نزدیک به یک میکرون منجر به افزایش استحکام و انعطاف‌پذیری می‌شود و این ویژگی در نهایت دوام محصول نهایی را افزایش می‌دهد.»
نتایج این پروژه در نشریه Applied Materials and Interfaces منتشر شده‌است
منبع : Particle size matters for porous building blocks: Rice University scientists find porous nanoparticles get tougher under pressure, but not when assembled
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو