اختصاصی بسپار/ فضای بین زنجیره های پلیمری بر تبدیل انرژی تأثیر می گذارد

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر تیمی به رهبری محققان کالج مهندسی FAMU-FSU بینش جدیدی در مورد مولکول هایی که شکل خود را در پاسخ به نور تغییر می دهند، دست یافتند.
محققانی که روی پلیمرهای بر پایه آزوبنزن مطالعه می‌کنند دریافتند که حجم آزاد آن‌ها (فضای بین زنجیره‌های پلیمری) به شدت با توانایی پلیمرها در تبدیل تابش نور مرئی به انرژی مکانیکی مرتبط است.
این نتایج در مجله Advanced Functional Materials منتشر شد.

بیلی اوتس، نویسنده ارشد و استاد مهندسی مکانیک شرکت کامینز در کالج مهندسی FAMU-FSU، می‌گوید: “اگر دسته‌ای از افراد را در آسانسور قرار دهید، خارج شدن از آن واقعاً سخت است. اما اگر فضای کافی در این بین داشته باشید، می توانید به اطراف حرکت کنید.”
آزوبنزن یک ترکیب شیمیایی است که باندهای شیمیایی آن با نور قابل تغییر است. این بدان معناست که تابش الکترومغناطیسی (به ویژه نور ماوراء بنفش و مرئی) می تواند هندسه و خواص شیمیایی یک مولکول را تغییر دهد.
شبکه ای از پلیمرهای آزوبنزن مانند بسیاری از رشته های اسپاگتی به هم چسبیده به نظر می رسد. هنگامی که نور به شبکه می رسد، باعث می شود برخی از مولکول ها کوتاهتر شوند و از شکل میله ای به شکل منحنی (به شکل بومرنگ) تغییر کنند.
مطالعات قبلی ماهیت فوتومکانیکی آزوبنزن را بررسی کرده‌اند، اما این تحقیق اولین کاری بود که تبدیل انرژی توده‌ای را برای سیستمی از پلیمرهای آزوبنزن در مقیاس مولکولی اندازه‌گیری کرد. محققان دریافتند که نسبت تبدیل نور به انرژی مکانیکی با افزایش حجم آزاد از 0.5 درصد به 12 درصد 10 برابر افزایش یافته است.

به عنوان بخشی دیگر از این کار، محققان همچنین یک مدل دانه درشت جدید برای توضیح نحوه تعامل پلیمرهای آزوبنزن ایجاد کردند. مدل‌های درشت دانه راهی برای ساده‌سازی رفتار سیستم‌های مولکولی بزرگ و پیچیده با حداقل از دست دادن اطلاعات هستند تا دانشمندان بتوانند شبیه‌سازی‌هایی را انجام دهند که در غیر این صورت با مدل‌های مولکولی دقیق غیرممکن است.

این تحقیق می تواند به فناوری جدید مواد هوشمند منجر شود. به عنوان مثال، به جای استفاده از سیم برای انتقال برق، مهندسان می توانند از نور برای کنترل از راه دور اجزای ماشین استفاده کنند. یکی از کاربردهای احتمالی می تواند روشی برای جابجایی بسیاری از آینه هایی باشد که قسمتی از یک صف در نیروگاه خورشیدی-حرارتی هستند.

اوتس می گوید: “نیازی نیست نگران سیم کشی الکتریکی نامرتب باشید.” “شما فقط به یک خط دید برای دریافت نور در سیستم نیاز دارید. این بزرگترین فرصت است، توسعه روشی جدید برای فعال کردن مواد و ساختارها با نور! .”