ساخت مواد پلاستیکی هوشمند، ۱۰ برابر مقاوم‌تر از پلاستیک طبیعی

محققان دانشگاه تگزاس در آستین، ماده جدیدی شبیه پلاستیک ساخته‌اند که می‌تواند برای تغییر موارد خاص دستکاری شود. این ماده فقط با استفاده از کاتالیزور و نور مرئی است که می‌تواند نرم و کشدار یا سخت و سفت باشد.

به گزارش هوشیو، محققان از نور برای ایجاد پلیمری استفاده کرده‌اند که ۱۰ برابر مقاوم‌تر از پلاستیک طبیعی است. به گفته آن‌ها برای ساخت این ماده از موجودات زنده مانند درختان و صدف‌ها الهام گرفته شده است، تا یک ماده پلاستیکی جدید ایجاد شود که هم انعطاف‌پذیر باشد و هم قوی و هم ۱۰ برابر، سخت‌تر از پلاستیک طبیعی باشد.

برای این کار، تیمی در دانشگاه تگزاس در آستین از فرایند منحصربه‌فردی استفاده کرده‌اند که شامل به کار بردن نور و کاتالیزور برای تغییر در موارد خاص یک ماده است. آن‌ها هدف خود از ساخت این ماده را تقلید از مواد طبیعی عنوان کرده‌اند که آن مواد طبیعی قادرند در برخی مکان‌ها سخت و سفت و در برخی مکان‌ها نرم و انعطاف‌پذیر باشند.

زکریا پیج، استادیار شیمی دانشگاه آستین که این تحقیق را رهبری می‌کرد، در این خصوص گفت: «با اینکه ترکیب کردن خواصی مانند قدرت و انعطاف‌پذیری برای موادی طبیعی مانند پوست و ماهیچه‌ها به‌راحتی انجام می‌گیرد، اما حقیقت آن است که از همان ابتدا بازآفرینی آن در مواد مصنوعی برای دانشمندان دشوار بوده است.» وی در ادامه افزود: «در گذشته، هنگام استفاده از ترکیبی از مواد مصنوعی مختلف برای تقلید از این ویژگی‌ها، مواد از هم جدا می‌شدند یا در مکان‌هایی که مواد مختلف به هم می‌رسیدند، پاره می‌شدند.»

در این خصوص، پیج و تیم تحقیقاتی او می‌توانند ساختار یک ماده پلاستیک‌مانند را کنترل و تغییر دهند و از نور برای تغییر میزان سفتی یا کشدار بودن آن مواد استفاده کنند. او در پستی در UT News گفت: «این اولین ماده از نوع خود است.» در واقع، هنگامی که این محققان در انجام این کار موفق شدند، در حالی که دیگران شکست خوردند، توانایی آن‌ها در کنترل کریستالیزاسیون و بنابراین خواص فیزیکی مواد به‌ویژه استفاده از نور را نشان می‌دهد که به طور بالقوه برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی یا محرک‌های رباتیک نرم، دگرگون‌کننده است.

ایجاد تعادل مناسب برای پلیمر

محققان برای یافتن فرمول مناسب این ماده منحصربه‌فرد، با یک مونومر، یک بلوک ساختمانی از پلیمر یا رشته‌هایی از مونومرها مشابه آنچه در پلاستیک یافت می‌شود و بیشتر مردم با آن آشنا هستند، شروع کردند. سپس آن‌ها ۱۲ کاتالیزور را آزمایش کردند که وقتی به مونومر آن‌ها اضافه شد و نور مرئی نشان داده شد، منجر به یک پلیمر نیمه‌بلوری شد، مشابه آنچه در لاستیک مصنوعی موجود است. جالب این بود که در جایی که نور به مواد برخورد می‌کرد، سخت‌تر و سفت‌تر می‌شد، در حالی که در مناطقی که نوری وجود نداشت، نرم و کشدار می‌شدند.

محققان عنوان کردند که واکنش این ماده در دمای اتاق انجام می‌شود و مونومر و کاتالیزوری که آن‌ها استفاده کرده‌اند، به صورت تجاری در دسترس هستند. آن‌ها همچنین در فرایند خود از LEDهای آبی ارزان‌قیمت به عنوان منبع نور استفاده کرده‌اند که هم کمتر از یک ساعت طول کشید و هم با این کار استفاده از زباله‌های خطرناک را به حداقل رساند. به گفته آن‌ها، مقصود از کاربرد این مواد این است که فرایند ساخت مواد هوشمند، سریع، ارزان و کارآمد و نیز از نظر انرژی و زیست‌محیطی، بی‌خطر است. به گفته آن‌ها ماده به‌دست‌آمده به دلیل ویژگی‌های متفاوتش، قوی‌تر است و می‌تواند بیشتر از اکثر مواد مخلوطی که قبلاً ایجاد شده بودند، کشیده شود.

کاربردهای پلیمر در رباتیک – الکترونیک

محققان مقاله‌ای در مورد این پژوهش در مجله Science منتشر کردند. در واقع، این تیم قصد دارد کار خود را توسعه دهد و دریابد که چگونه می‌شود اشیاء بیشتری را با این ماده جدید توسعه داد. با این کار، آن‌ها به آزمایش موارد خاص این مواد ادامه می‌دهند و خواهند فهمید که چه نوع کاربردهایی برای آن‌ها مناسب است.

آدریان رایلسکی، دانشجوی دکترا در UT Austin که در این تحقیق شرکت داشت، گفت: از جمله این موارد می‌توان به توسعه اشیاء سه‌بعدی اشاره کرد که شامل اجزای سخت و نرم هستند.

محققان ساخت این ماده جدید برآنند که مواد مورد استفاده را به‌عنوان پایه‌ای انعطاف‌پذیر برای تثبیت قطعات الکترونیکی در دستگاه‌های پزشکی یا فناوری‌های پوشیدنی یا بهبود حرکت یا دوام در رباتیک در نظر گرفته‌اند.

جدیدترین اخبار هوش مصنوعی ایران و جهان را با هوشیو دنبال کنید