کاووش موفق در مریخ و قطب جنوب با «نانوورق»

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، به نقل از ستاد نانو، برای کاوش در محیط‌های بسیار خشن و سخت، مانند قطب جنوب، ماه و مریخ، نیاز به ابزار‌های خاصی است. شرایط شدید ویژه این مکان‌ها نظیر تابش پرتو‌های فرا بنفش قوی (UV)، اکسیژن اتمی (AO) مخرب و تغییر درجه حرارت بسیار شدید، به موانع اصلی برای اکتشاف در این مناطق تبدیل شده است.

 

در این محیط‌های افراطی، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد در معرض تغییراتی قرار دارند که ممکن است منجر به آسیب به تجهیزات و دستگاه‌ها شود. پس از مدت طولانی قرار گرفتن در معرض محیط‌های شدید، بیشتر کامپوزیت‌های فعلی مبتنی بر پلیمر با مشکلات مهلک مانند نرم شدن در دما‌های بالا و شکنندگی در دما‌های پایین روبرو می‌شوند. بنابراین، برای پژوهشگران بسیار مهم است که یک ماده محافظ با کارایی بالا را که در برابر محیط‌های شدید مقاوم است، طراحی کنند.

 

تیمی، به سرپرستی یو شوونگ از دانشگاه علوم و فناوری چین (USTC) آکادمی علوم چین (CAS)، نانوورق مبتنی بر سلولز با کارایی بالا تهیه کرده است که دارای خواص عایق مکانیکی و الکتریکی عالی در شرایط سخت است. بر اساس روش بیوسنتز با کمک ذرات معلق در هوا (AABS) که قبلاً توسط این تیم توسعه یافته، این نانوورق‌ها با ترکیب سلولز باکتریایی (BC) و میکا مصنوعی (S-MICA) سنتز شدند.

 

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای با عنوان Nacre‐Inspired Bacterial Cellulose/Mica Nanopaper with Excellent Mechanical and Electrical Insulating Properties by Biosynthesis در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است.

 

در این کار،  پژوهشگران از استراتژی AABS برای بارگذاری یکنواخت نانوورق‌های میکای سنتز شده در هیدروژل کامپوزیتی با سلولز باکتریایی استفاده کردند و سپس با فشار داغ روی این ساختار، نانوورق نهایی را با ساختار صدفی مانند به دست آوردند. به لطف ریزساختار این نانوورق‌ها، مقاومت کششی بالا (۳۷۵ مگاپاسکال)، مدول بالا (۱۴٫۹ GPa) و سختی بالا (۱۶٫۴۴ MJ M-۳)، و همچنین خاصیت مکانیکی عالی از جمله قابلیت تاشوندگی برجسته در این محصول به دست آمد.

 

علاوه بر این، ساختار ویژه داخل نانوورق از استحکام دی الکتریک بالای میکا استفاده می‌کند، که موجب می‌شود این نانوورق‌ها دارای استحکام بالا در برابر خرابی الکتریکی (۱۴۵٫۷ kV mm-۱) باشند.

 

این نانوورق BC/S-MICA عملکردی عالی در شرایط شدید UV، AO و تغییر درجه حرارت بالا و پایین نشان می‌دهد، که یک ماده محافظ ایده‌آل برای اکتشاف‌های آینده در محیط‌های سخت است.