سرامیک‌هایی ازجنس هوا

محققان با ایجاد داربست پلیمری‌ و لایه نشانی نانو مقیاس روی آن، موفق به تولید سرامیک‌های انعطاف‌پذیر شدند. این سرامیک‌ها شکنندگی بسیار کمتری نسبت به همتایان توده‌ای خود دارند.

کد خبر: ۲۷۲۵۰

تاریخ: ۲۸ مهر ۱۳۹۳ - ۱۸:۴۳

یک گروه تحقیقاتی از مؤسسه فناوری کالیفرنیا روشی برای ساخت ماده‌ای جدید با خواص غیرمعمول ارائه کردند. این گروه، سرامیکی ساختند که 99/9 درصد آن را هوا تشکیل می‌دهد درحالی که بسیار مستحکم و انعطاف‌پذیر است به طوری که اگر زخم شود می‌تواند دوباره به شکل اولیه خود بازگردد.
به گفته یکی از محققان این پروژه سرامیک‌ها به شکننده و سنگین بودن شهرت دارند. اما ما در این پروژه نشان دادیم که این ویژگی‌ها را می‌توان تغییر داد. پرواضح است که اگر از فناوری نانو برای طراحی وساخت محصولات استفاده شود می‌توان با چیدمان اتم‌ها کنار هم موادی ساخت که خواص دلخواه ما را داشته باشند.
در این پژوهش محققان از لیزر و از روشی موسوم به لیتوگرافی دو فوتونی برای نگارش الگوهای سه بعدی روی یک پلیمر استفاده کردند. تابش لیزر موجب اتصال بخش‌های مختلف پلیمر و سفت شدن آن می‌شود. پس از این کار، بخش‌هایی در معرض تابش لیزر، ثابت مانده و دیگر بخش‌ها توسط محلولی شسته شده و از بین می‌رود و در نهایت یک ساختار داربستی سه بعدی باقی می‌ماند. روی این داربست را می‌توان با استفاده از مواد مختلف نظیر شیشه، فلز، آلیاژ با نیمه‌های پوشاند به طوری که لایه نازکی روی داربست تشکیل شود.
با این روش می‌توان انواع مختلفی از مواد نانو مقیاس سه بعدی را تولید کرد. این گروه تحقیقاتی با این روش داربست سه بعدی ساخته و سپس با استفاده از مواد سرامیکی نظیر آلومینا آن را پوشش دادند. با این کار محققان موفق به ساخت سرامیک‌های تو خالی و سبک شدند که ضخامت لایه‌ها در آن از 5 تا 60 نانومتر متغیر است. این گروه تحقیقاتی به بررسی خواص مکانیکی محصولات سرامیکی ساخته شده در این پروژه پرداختند.
نتایج نشان داد که ساختار آلومینا با ضخامت 50 نانومتر، در اثر فشار می‌شکند که این نتیجه عجیب نیست زیرا سرامیک‌ها به خصوص سرامیک‌های متخلخل کاملا شکننده هستند. اما با کاهش ضخامت به زیر 10 نانومتر نتیجه کاملا متفاوت می‌شود. دلیل استقامت ساختارهای زیر 10 نانومتر این است که در این ساختارها، نقص ساختاری کمتری وجود دارد. بنابراین استحکام در آن بالاتر از سرامیک توده‌ای است.