مولکولی که میتواند عمر هر وسیله‌ای قاب پلاستیکی گرفته تا موشک را افزایش دهد!
اخیراً محققان مولکولی توسعه داده‌اند که با اضافه شدن به پلیمر، میتواند دوام آن را افزایش داده و آن را شبیه فلز کند، تا در برابر نوسانات دما مقاومت کند. این مولکول میتواند دوام همه چیز را، از پلاستیک تلفن تا موشک‌ها، بهبود بخشد.
پلیمرها به دلیل هزینه کم، چگالی کم، خواص حرارتی و الکتریکی خوب و مقاومت بالا در برابر خوردگی، در بسیاری از اشیاء روزمره استفاده می‌شوند. با این حال، قرار گرفتن مداوم آنها در معرض گرما و سرما، باعث انبساط و انقباض مواد از جمله پلیمرها می‌شود که در نهایت منجر به خراب شدنشان می شود.
محققان آزمایشگاه ملی ساندیا در ایالات متحده، مولکولی را تغییر داده‌اند تا ویژگی فلزی به پلیمر اضافه کنند. این مولکول باعث افزایش دوام پلیمرها شده و آنها را به شکل فلز شبیه سازد.
این مولکول در دمای بالا به جای انبساط، با تغییر شکل منقبض می شود. با اضافه کردن آن به پلیمر، جلوی انقباض آن را می‌گیرد و مقاومتی مشابه فلزات به دست می‌آورد. اریکا ردلاین فعالیت‌های تحقیقاتی را رهبری میکند و می‌گوید داشتن یک مولکولی که مانند فلز رفتار میکند، بسیار قابل توجه است.
یکی از ایده های بهبود مولکولی که به نامی از خود محققان پرده برداشته اند، از شکایت کارمندان شرکت ساندیا ناشی شده است. همانطور که می دانید، گوشی های هوشمند امروزی اغلب از مواد مختلفی ساخته شده اند که هر یک به روش های متفاوتی به گرما و سردی واکنش نشان می دهند. این ایده با هدف بهبود کارایی و کاهش ضرر و خطرات محصولات گوشی های شرکت ساندیا پیشنهاد شده است.
ردلاین می گوید: برای درک بهتر این ایده، فرض کنید که یک گوشی دارید که دارای یک محفظه پلاستیکی می باشد که به صفحه شیشه ای آن متصل شده است. داخل این محفظه، فلزات و سرامیک ها یک مدار را تشکیل می دهند و موادی که در آن استفاده می شوند، همگی به یکدیگر پیچیده، چسبیده یا به نوعی دیگر با هم مرتبط هستند. به دلیل سرعت های مختلفی که این مواد به گرما و سردی واکنش نشان می دهند، آنها شروع به انبساط و انقباض می کنند و به هم فشار وارد می کنند که ممکن است در طول زمان منجر به ترک خوردن یا تاب برداشتن آنها شود. با بهره گیری از این ایده، قصد داریم به این مشکلات رایج در گوشی های هوشمند پایان دهیم و از کیفیت و استحکام آنها بالاتر رفته، همچنین مصرف انرژی این گوشی ها نیز کاهش یابد.
محققان می‌گویند این مولکول میتواند روش استفاده از پلیمرها را در طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله الکترونیک، سیستم‌های ارتباطی، پنل‌های خورشیدی، قطعات خودرو، بردهای مدار چاپی، طراحی‌های هوافضا، سیستم‌های دفاعی و کف‌سازی متحول کند.
جیسون داگر، مهندس شیمی ساندیا می گوید: «این مولکول نه تنها مشکلات فعلی را حل می کند، بلکه فضای طراحی قابل توجهی را برای نوآوری های بیشتر در آینده باز می کند.
محققان می گویند یکی از مزایای این مولکول این است که می توان آن را در بخش های مختلف پلیمر با درصدهای مختلف در هنگام پرینت سه بعدی ترکیب کرد.
داگر می‌گوید: «می‌توانید ساختاری را با مجموعه‌ای از رفتارهای حرارتی خاص در یک منطقه و رفتارهای حرارتی متفاوت در منطقه دیگر چاپ کنید تا با مواد در قسمت‌های مختلف کیس مطابقت داشته باشد.
این مولکول با حذف پرکننده های سنگین به کاهش وزن مواد نیز کمک می کند. ماده های معدنی مثل کربنات کلسیم، سیلیس، خاک رس، کائولن و کربن برای سهولت در قالب بندی و شکل دهی پلیمر و همچنین برای ثبات پلیمر به عنوان پرکننده ها افزوده می شوند.
داگر اظهار کرد که این مولکول به ما کمک می کند کارهای بسیار سبک تری برای صرفه جویی در جرم انجام دهیم. این مورد به خصوص در پرتاب ماهواره بسیار مهم است، هر گرمی که بتوانیم کم کنیم، بسیار مهم به نظر می رسد.
تاکنون، محققان تنها مقادیر کمی از این مولکول را ایجاد کرده اند، اما در حال کار بر روی یک راه برای افزایش تولید این ماده هستند. به طور کلی، تولید تقریباً 7 تا 10 گرم از این مولکول حدوداً 10 روز طول می کشد.
چاد استایگر، شیمیدان آلی که مسئول ایجاد این مولکول است، می گوید که سنتز این مولکول خیلی طولانی است، و این به معنی گرانتر شدن ساخت ماده است. عموماً سنتز پنج تا شش مرحله ای در مواد با ارزش بالاتر مانند داروها به کار می رود. به هر حال، استفاده از پلیمر های ارزان‌تر در مقیاس بزرگ، مناسب تر است.
با این حال، محققان متفائل در مورد کاربردهای موثر این مولکول هستند.
اریک ناگل، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، گفت که هیچ مولکول دیگری شبیه به این وجود ندارد، و او بسیار به امکانات این فناوری و کاربردهایی که می تواند با آن مرتبط باشد، علاقه مند است
