عضویت العربیة English
پیامبر اکرم صلّی الله علیه و آله: نزدیک‌ترین شما به من در روز قیامت، کسانی هستند که در دنیا بیشتر از دیگران بر من صلوات فرستند.

افزایش استحکام تارهای عنکبوت با کمک فلز

افزایش استحکام تارهای عنکبوت با کمک فلز
دوشنبه 2 اسفند 1389  10:56 ق.ظ

 

پژوهشگران آلمانی با نفوذ دادن اتم فلز به تارهای طبیعی عنکبوت، این تارها را محکم تر و قابل انبساط تر و در برابر پاره شدن به مراتب مقاوم تر کردند.


بر پایه اعلام پژوهشگران بخش فیزیک میکروساختار موسسه ماکس پلانک شهر هاله آلمان به مدیریت "ماتو کنتس"، با این روش احتمالا می توان قدرت استحکام بافت ها و الیاف های طبیعی و مصنوعی دیگر را نیز تقویت کرد.

این گروه پژوهشی توانست نشان دهد که تارهای عنکبوت که یون های فلز در آنها نفوذ داده شده است، حتی در برابر کشش شدید نیز مقاومت کرده و پاره نمی شوند.

بر پایه اعلام کنتس که نتیجه تحقیقات خود را در نشریه تخصصی آمریکایی ساینس منتشر کرده است، قابلیت ارتجاعی و انبساطی تارهای پردازش شده با اتمی های فلز، تا دو برابر تارهای طبیعی عنکبوت افزایش یافته است.

این پژوهشگر افزود، از آنجا که نفوذ دادن فلز، مقاومت تارهای عنکبوت در برابر کشش و انبساط را افزایش داده است، این تارها قبل از پاره شدن، 10 برابر بیشتر تارهای طبیعی عنکبوت انرژی جذب می کنند.

پس از اینکه این پژوهشگران، یون های فلز را در تارهای عنکبوت نفوذ دادند، این تارها توانستند حتی یک شئی 5/27 گرمی را نگه دارند که بیش از سه برابر وزنی است که برای تارهای طبیعی عنکبوت ممکن است.

این تارها با چنین خصوصیت هایی می توانند در ساخت هواپیما و خودرو و یا فناوری فضا و بطور کلی در تمام بخش هایی کاربری پیدا کنند که به یک ماده سبک، قوی و انعطاف پذیر نیاز است.

کنتس می گوید، از آنجا که ما می توانیم با روش خود حتی تعداد بیشماری از دیگر "بیومواد" را قابل انبساط تر و در برابر پاره شدن، مقاوم تر کنیم، کار ما ظرفیت بالقوه بالایی برای کاربری عملی دارد. شرط مهم این است که پروتئین عنصر اصلی مواد طبیعی و بیومواد باشد.

تیم پژوهشی موسسه ماکس پلانک، الیاف های دارای پروتئین "کولاژن" که از شکستگی استخوان ها و پاره گی پوست محافظت می کنند را نیز از طریق پردازش با فلز، مقاوم تر کردند.

بر پایه تحقیقات پژوهشگران، این روش استحکام دهی صرفا زمانی بر تارهای عنکبوت و دیگر الیاف های آلبومینی اثر می گذارد که یون های فلز در آنها نفوذ کنند.

پژوهشگران برای نفوذ دادن یون ها به الیاف ها و تارها، روش "لایه نشانی اتمی" موسوم به "آ.ال.دی." را تغییر دادند.




با روش لایه نشانی اتمی معمولا لایه هایی از اکسیدهای فلزی بر روی سطح ها اینگونه رسوب داده می شوند که ماده در مبادله سریع در برابر بخار و یک ترکیب فرار از یک فلز و عامل آلی قرار می گیرد.

در این روش تا صدها تکانه گازی بر روی ماده روان می شوند و آن را با یک غشاء و لایه اکسیدی کم و بیش ضخیم می پوشاند.
 

behrouz_h

behrouz_h
کاربر برنزی
تاریخ عضویت : دی 1389 
تعداد پست ها : 1469
محل سکونت : آ.شرقی

پاسخ به:افزایش استحکام تارهای عنکبوت با کمک فلز
دوشنبه 2 اسفند 1389  10:58 ق.ظ

 

ماتو کنتس می گوید، از آنجا که هر تکانه صرفا بخشی از ثانیه طول می کشد، فلز نمی تواند به ماده (تار عنکبوت یا الیاف) نفوذ نماید. بدین خاطر ما ساختار دستگاه را اینگونه تغییر دادیم که بتوانیم زمان هر تکانه ای را تا 40 ثانیه افزایش دهیم.

کنتس تاکید کرد، ما فلزات را با همان روشی در تار عنکبوت نفوذ داده ایم که تاکنون صرفا برای "لایه نشانی" و"لایه گذاری" استفاده شده است.

پژوهشگران بعلاوه توانستند در میکروسکوپ انتقال الکترونی، جریان نفوذ گاز به داخل و درون تارهای عنکبوت را شناسایی کنند. برای این آزمایشات یک پژوهشگر دانشگاه مارتین لوتر شهر هاله- ویتنبرگ، لایه هایی از تارهای عنکبوت به نازکی 90 نانومتر تهیه کرد. اما تصاویر میکروسکوپ نتوانستند روشن کنند که اتم های فلز چرا به تارهای پروتئین ( تار عنکبوت و الیاف های دیگر) نیرو و قدرت و توان بیشتری می دهند.

کنتس در این باره می گوید، ما تاکنون صرفا شواهدی به عنوان نمونه از اندازه گیری "رزونانس مغناطیسی هسته" (ان.ام.آر.) داریم که پژوهشگران دانشگاه هاله از نفوذ آلومینیوم در تارهای عنکبوت کسب کرده اند.

کنتس افزود، بر این اساس، آلومینیوم نفوذ داده شده در تارها، بصورت یک ترکیب دیگری غیر از آنچه ویژه اکسید آلومینیوم است، مشاهده می شود.

این پژوهشگر در رابطه با نوع ترکیب آلومینیوم در تارهای عنکبوت می گوید، ما فرض می کنیم که اتم های فلز، مولکول های پروتئین را با یکدیگر متصل می کنند.

کنتس افزود، اتم های هیدروژن معمولا بین مولکول ها پل هایی ایجاد می کنند که بسیار آسان تر از اتصالات قوی بر روی اتم های فلز می شکنند.

بهبود انبساط پذیری تار عنکبوت و علت وزن بیشتر تار عنکبوتی که فلز در آن نفوذ داده شده نسبت به تار عنکبوت طبیعی را صرفا بر همین اساس می توان توضیح داد.

از آنجا که الیاف های پروتئین تار عنکبوت در بخش های موسوم به بیشکل، شبیه تارهای کلاف نخ پیچیده درهم، در حالت بی نظمی قرار دارند، می توان تار عنکبوت را در طول کشید و منبسط کرد.

این در حالیست که این الیاف ها در نقاط دیگری، شبیه نخ در یک کلاف منظم، در کنار یکدیگر قرار دارند.

کنتس می گوید، حتی در این بخش های کریستالی نیز احتمالا اتم های فلز جایگزین پل های هیدروژن می شوند و نظم آنها را به هم ریخته، بخش های بیشکل و در نتیجه قابلیت انبساط پذیری رشد می کند.

کنتس برغم اینکه خصوصیت های تار عنکبوت بشدت بهبود یافته اما معتقد است که از این تارها نمی توان در آینده استفاده چندانی کرد. این کارشناس می گوید، دسترسی به مقدار زیادی از تارعنکبوت طبیعی احتمالا بندرت ممکن است. عنکبوت ها را صرفا می توان با زحمت زیاد و فراوان نگهداری کرد و بعلاوه این حیوانات در تولید تار نیز آنچنان فعال نیستند و تولید آنها بالا نیست.

کنتس با این وجود نسبت به استفاده عملی از قدرت کششی چنین تارهایی برای کاربری اطمینان دارد و می گوید، پیش بینی می کنیم که بتوانیم خصوصیات مواد مصنوعی و سینتزی را که بر اساس تقلید از مواد طبیعی تولید شده اند را نیز با روش خود بهبود بخشیم.
 

behrouz_h

behrouz_h
کاربر برنزی
تاریخ عضویت : دی 1389 
تعداد پست ها : 1469
محل سکونت : آ.شرقی
دسترسی سریع به انجمن ها