پوشش های هوشمند برای افزایش ایمنی طناب صخره نوردی
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر الیاف قدرتمندی که برای کاربرد در دماهای بالا به کار میروند معمولا خیلی زود ویژگیهای مکانیکی خود را از دست میدهند و این موضوع قابل تشخیص نیست. در بدترین حالت ممکن است این طنابها زمانی پاره شوند که زندگی شخصی به آنها وابسته است. برای مثال طنابهای ایمنی که توسط نیروهای آتش نشانی و یا طنابهای معلقی که در ساختمان سازی مورد استفاده قرار میگیرند از این نوع هستند. گروهی از محققان از مرکز تحقیقاتی Empa، وابسته به دانشگاه ETH زوریخ سوییس، پوششی را ایجاد کردند که رنگ آن در اثر واکنشهای فیزیکی همراه با حرارت تغییر میکند و بنابراین به طور مشخصتری میتواند وضعیت طناب را تعیین کنه و ایمنی بیشتری را ایجاد میکند.
این محققان در قالب یک پروژهی کارشناسی ارشد این سیستم پوشش دهی را طراحی کرده و اکنون آن را بر روی الیاف اعمال کردند. Dirk Hegemann، از آزمایشگاه الیاف پیشرفته در مرکز تحقیقاتی Empa بیان میکند، این فرایند شامل چندین مرحله بود. در مرحلهی اول پوشش تنها بر روی سطوح صاف عملکرد خوبی داشت. بنابراین این روش باید به شکل بهینهای دربیاید. با انجام کارهای بیشتر این پوشش قابلیت اعمال بر روی سطوح منحنی را نیز پیدا کرد. Empa دانش گستردهای در رابطه با پوششدهی الیافت دارد. گروه تحقیقاتی که تحت نظر Hehemann فعالیت میکند پیش از این الیاف رسانا نیز تولید کرده بودند. فرایند Sputtering برای اعمال این پوشش به کار گرفته شد.
برای اطمینان از اینکه الیاف مورد نظر تغییر رنگ را در زمان گرم شدن از خود نشان میدهند نیاز است. این محققان در ابتدا نقره را به طور مستقیم بر روی الیاف اعمال کردند. در این تحقیق الیاف پلی استر و Vectron که نوعی لیف با فناوری بالاست، مورد ارزیابی قرار گرفتند. پوشش نقره به عنوان لایهی فلزی برای انعکاس رنگ مورد استفاده قرار گرفت. سپس لایه ی میانی از جنس تیتانیوم نیتروژن اکساید اعمال شد که از پایداری نقره اطمینان حاصل شود. لایه ی نهایی پوشش آمورفی است که عامل ایجاد تغییر رنگ است. این لایه از جنس ژرمانیوم-آنتیمونی تلریوم (GST) است که تنها 20 نانومتر ضخامت دارد. زمانی که این لایه در تماس با دمای بالا قرار میگیرد کریستال های آن موجب تغییر رنگ از آبی به سفید می شود. این تغییر رنگ به دلیل یک پدیده ی فیزیکی به نام تداخل رخ میدهد.
دو طول موج مختلف از نور با یکدیگر برخورد کرده و همدیگر را تقویت یا تضعیف میکنند. بر اساس ساختار شیمیایی لایه ی حساس به دما این تغییر رنگ میتواند بین 100 تا 400 درجه باشد و باید با توجه به ویژگیهای مکانیکی الیاف تنظیم شود.
