اختصاصی بسپار/ تغییرات رنگ نشان دهنده تغییر شکل مواد است
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار / ایران پلیمر محققان ETH زوریخ نوع جدیدی از لمینت را تولید کرده اند که به محض تغییر شکل، تغییر رنگ می دهد. به این ترتیب، محققان می توانند با یک تیر دو نشان بزنند: یک ماده کامپوزیتی سبک که خود را لو می دهد!
سازه های سبک در بسیاری از زمینه ها، به ویژه تولید خودرو، کشتی سازی و ساخت هواپیما راه یافته است. علاوه بر فلزات سبک وزن سنتی مانند آلومینیوم، منیزیم یا تیتانیوم، شرکت-های باربری به طور فزاینده ای از مواد کامپوزیتی استفاده می کنند. این امر نیاز مبرم به توسعه روش های جدید برای تشخیص زود هنگام آسیب و یا حتی خرابی احتمالی مواد به کار رفته در آن ها را آشکار می کند.
در حال حاضر محققان گروه مواد در ETH زوریخ، با همکاری محققانی از دانشگاه فرایبورگ رویکردی در تحقیقات مواد را اتخاذ کردهاند که بسیار مورد توجه قرار گرفته است: آنها یک ماده سبکوزن ساخته اند که اگر دچار تغییر شکل داخلی شود با تغییر رنگ آن را نمایان می کند که نتیجه این امر، امکان فهم شکست مادی در مراحل اولیه است. لمینیت ها از لایههای منفرد تشکیل شده اند که شفاف، مقاوم و بسیار سبکوزن هستند.
مرواید مصنوعی ترکیب شده با پلیمر
لمینیت ها شامل پلاکت های شیشه ای بیشماری است که بطور موازی چیده شده اند و با استفاده از رزین پلیمری فشرده و جامد می شوند. که این کار باعث سخت و مقاوم شدن بسیار زیاد آن لمینیت می شود. لایه دوم شامل مولکولی است که محققان به طور خاص برای این کاربرد در دانشگاه فرایبورگ سنتز کرده-اند، که به آن اضافه می شود. این مولکول به محض اینکه پلیمر نیروهای کششی را تجربه می کند فعال می شود و این باعث می شود فلورسانس آن فعال شود. هرچه مواد بیشتر تحت کشش باشند باعث فعالتر شدن این مولکول ها می شوند، و در نهایت منجر به شدیدتر شدن فلورسانس می شود.
فلوروسانس قسمتهایی که بیش از حد تحت فشار هستند را نشان می دهد
توماسو ماگرینی، نویسنده اصلی این مقاله، که اخیراً در مجله ACS Applied Materials and Interfaces منتشر شده است، می گوید: “ما از مولکول های فلورسنت استفاده کردیم به این دلیل که می توان افزایش میزان فلورسانس را به خوبی اندازه گیری کرد. این سیستم همچنین می تواند به گونه ای تنظیم شود که تغییر رنگ ایجاد شده به خوبی قابل درک باشد. البته ماگرینی می-گوید: “درک رنگ ها ذهنی است و نتیجه گیری در مورد تغییرات در مواد دشوار است.”
با استفاده از فلورسانس، محققان می توانند مناطق تحت فشار در مواد کامپوزیتی را قبل از ایجاد شکستگی شناسایی کنند. بنابراین وجود مولکول های فلورسانس در ساختار مناطق آسیب-پذیر، باعث تشخیص آسیب قبل از وقوع خرابی فاجعه بار شود. یکی از کاربردهای مهم لمینیت های جدید در اجزای سازه های باربری موجود در ساختمان سازی، هواپیماها یا وسایل نقلیه است، جایی که تشخیص خرابی آنها در مراحل اولیه ضروری است.
با این حال، باید دید آیا این ماده می تواند در مقیاس صنعتی تولید شود یا خیر؟ این ماده تا الان، تنها در مقیاس آزمایشگاهی تولید شده است.