اختصاصی بسپار/ کاربرد چوب شفاف چقرمه در ساختارهای کامپوزیتی

بسپار/ایران پلیمر از مواد چوبی شفاف برای صفحه نمایش گوشی‌های هوشمند، پنجره‌های عایق‌‌بندی شده و موارد دیگر استفاده می‌شود. 30 سال پیش، یک گیاه‌‌شناس در آلمان یک آرزوی ساده داشت: دیدن عملکرد درونی گیاهان چوبی بدون تشریح آن‌‌ها. Siegfried Fink با رنگ‌‌بری (bleaching) رنگدانه‌های سلول‌های گیاه موفق به ایجاد چوبی شفاف شد و روش خود را در مجله فناوری چوب منتشر کرد. این مقاله 1992، آخرین تحقیق در مورد چوب شفاف بود که برای بیش از یک دهه باقی ماند تا این‌‌که محققی به نام Lars Berglund به طور تصادفی با آن برخورد کرد. Berglund از کشف Fink الهام گرفت، اما نه به دلایل گیاه‌شناسی. این دانشمند مواد، که در موسسه فناوری KTH Royal در سوئد کار می‌کند، در چندسازه‌‌های (کامپوزیت‌های) بسپاری تخصص دارد و علاقه‌مند به ایجاد یک جایگزین محکم‌‌تر برای پلاستیک شفاف بود. او تنها کسی نبود که به مزایای چوب علاقه داشت. محققان دانشگاهMaryland درگیر یک هدف مرتبط بودند: مهار استحکام چوب برای اهداف غیرمعمول.
اکنون پس از سال‌ها آزمایش، تحقیقات این گروه‌ها در حال به ثمر نشستن است. چوب شفاف به زودی می‌تواند در صفحه نمایش‌های فوق‌‌العاده محکم برای گوشی‌های هوشمند؛ در وسایل نوری نرم و درخشان؛ و حتی به عنوان ویژگی‌های ساختاری، مانند پنجره‌های تغییر رنگ کاربرد پیدا کند.
به گفته Qiliang Fu، نانوفناور چوب در دانشگاه Nanjing Forestry در چین که به عنوان دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه Berglund کار می‌کرد، این ماده آینده امیدوارکننده‌ای دارد.
چوب از کانال‌های عمودی بی‌شماری تشکیل شده است، مانند یک دسته (bundle) نی که با چسب تنگاتنگ به هم متصل شده‌اند. این سلول‌های لوله‌ای شکل، آب و مواد مغذی را به سراسر درخت منتقل می‌کنند و زمانی که درخت برداشت می‌شود و رطوبت تبخیر می‌شود، حفره‌هایی از هوا باقی می‌ماند. برای ایجاد چوب شفاف، دانشمندان ابتدا باید چسبی به نام لیگنین که دسته¬های سلولی را در کنار هم نگه می‌دارد و بیشتر رنگ‌های قهوه‌ای خاکی را به تنه‌ها و شاخه‌ها می‌دهد را اصلاح کنند یا از شر آن خلاص شوند. پس از رنگ‌‌بری رنگ لیگنین یا حذف آن، یک اسکلت سفید شیری از سلول‌های توخالی باقی می‌ماند.
این اسکلت هنوز مات است، زیرا دیواره‌های سلولی، نور را به درجات متفاوتی از هوای درون سلول‌ها خم می‌کنند- مقداری به نام ضریب شکست. پر کردن محفظه‌های هوا با ماده‌ای مانند رزین اپوکسی که نور را به درجه‌ای مشابه به دیواره سلولی خم می‌کند، چوب را شفاف می‌سازد.
موادی که دانشمندان با آن کار کردند نازک هستند و معمولا کمتر از یک میلی‌متر تا حدود یک سانتی‌متر ضخامت دارند. به گفته Liangbing Hu، دانشمند مواد و سرپرست گروه تحقیقاتی که روی چوب شفاف در دانشکده Park دانشگاهMaryland کار می‌کند، سلول‌ها، ساختار لانه زنبوری محکمی ایجاد می‌کنند و الیاف ریز چوب محکم‌‌تر از بهترین الیاف کربن هستند. و با افزودن بسپار، چوب شفاف از پلاستیک و شیشه بهتر عمل می‌کند. در آزمایش‌هایی که سهولت شکستن مواد یا شکستن تحت فشار اندازه‌گیری شد، چوب شفاف 3 برابر محکم‌تر از پلاستیک‌های شفاف مانندPlexiglass و حدود 10 برابر چقرمه‌‌تر از شیشه ظاهر شد.
Hu، که ویژگی‌های چوب شفاف را در بررسی سالانه تحقیقات مواد در سال 2023 منتشر کرد، می‌گوید نتایج شگفت‌انگیز است، این‌‌که یک تکه چوب می‌تواند به اندازه شیشه محکم باشد.

(ادامه دارد …)

برگردان: دکتر فاطمه خودکار
f. khodkar@gmail. com

متن کامل این مقاله را در شماره 269 ماهنامه بسپار که در نیمه اسفندماه 1403 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.