فیلم/ ابداع ماده‌ای با توانایی تغییر جنس آن از نرم به سخت در برابر نور

محققان دانشگاه تگزاس در آستین با الهام از موجودات زنده مانند درختان و صدف ها، تصمیم به ساخت پلاستیکی گرفتند که در برخی موقعیت ها میتواند سفت و سخت و در برخی موقعیت های دیگر نرم و انعطاف پذیر باشد. ماده جدید و منحصربه فرد آن ها که هنگام مواجه شدن با نور و یک کاتالیزور برخی خواص ملکول های آن مانند سختی و خاصیت ارتجاعی تغییر پیدا می کند، ۱۰ برابر بادوام تر از لاستیک طبیعی است و می تواند به ساخت وسایل الکترونیکی و ربات های انعطاف پذیرتر کمک کند.

پروفسور «زکریا پیج»، یکی از محققان این پژوهش توضیح می دهد: «این اولین ماده در نوع خود است. توانایی کنترل بلوری شدن و در نتیجه، خواص فیزیکی مواد، با استفاده از نور، بطور بالقوه برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی یا محرک ها در رباتیک نرم، دگرگون کننده است.»

دانشمندان از مدتها قبل برای ایجاد مواد مصنوعی که ویژگی های ساختارهای زنده مانند پوست و ماهیچه را تقلید می کنند، تلاش کرده اند. ساختارهای موجودات زنده به راحتی میتوانند خصوصیاتی مانند قدرت و انعطاف پذیری را با یکدیگر ترکیب کنند. با این حال، هنگامی که برای شبیه سازی این ویژگی ها در آزمایشگاه از مواد مصنوعی استفاده می شد، اغلب ترکیب این خصوصیات با شکست مواجه می شد.

پیج توضیح می دهد: «اغلب، هنگام گرد هم آوردن مواد، به خصوص که اگر خواص مکانیکی بسیار متفاوتی داشته باشند، از یکدیگر جدا می شوند.»

استفاده از نور و یک کاتالیزور برای تغییر خاصیت ماده جدید

با این حال، پیج و همکارانش با استفاده از نور برای تغییر میزان سفت یا ارتجاعی بودن مواد، موفق شدند تا ساختار ماده ای که شبیه پلاستیک است را تنظیم کنند.

در این استراتژی متفاوت، شیمیدانان کار خود را با یک مولکول مونومر شروع کردند. به بیان ساده، این مولکول واحد با اتصال به مولکول های یکسان دیگر، ساختارهای بزرگ تری به نام پلیمر را تشکیل می دهد.

پس از آزمایش چندین کاتالیزور، آنها متوجه شدند با اضافه کردن یک نوع خاص از کاتالیزور به مونومر، همراه با نور مرئی، می تواند پلیمری نیمه بلوری شبیه به نمونه های موجود در لاستیک مصنوعی ایجاد کنند.

نکته قابل توجه این که، در مکان هایی که نور به آن ها برخورد کرده بود، ماده سخت تری ایجاد شده و بخش های بدون نور نیز ویژگی های انعطاف پذیر و نرم خود را حفظ کردند.

در نهایت، محققان توضیح می‌دهند که مونومر و کاتالیزور استفاده شده در این مطالعه کاملا در دسترس هستند و این واکنش در دمای محیط رخ داده است. علاوه‌براین، منبع نور آزمایش ال ای دی آبی بوده که ارزان است. آنها ادعا می کنند که این واکنش کمتر از یک ساعت طول می کشد و روشی سریع، مقرون به صرفه، کارآمد و سازگار با محیط زیست است.

به گفته تیم تحقیقاتی، این ماده میتواند بعنوان پایه ای انعطاف پذیر برای ایمن سازی قطعات الکترونیکی دستگاه های پزشکی یا پوشیدنی ها استفاده شود. در رباتیک نیز مواد قوی و انعطاف پذیر برای بهبود حرکت و دوام مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین این ماده جدید پتانسیل زيادي برای استفاده در صنعت دارد. محققان در مرحله بعدی تلاش خواهند کرد تا اشیاء بیشتری با استفاده از این ماده ایجاد کنند.