ترجمة اثير فيصل حميد
طور مهندسو المواد في جامعة نبراسكا-لنكولن الياف نانوية انشائية قوية وصلدة على حد سواء,ومن الممكن ان يغير هذا الاكتشاف كل شيء من الطائرات والجسور الى الدروع الواقية للجسم والدراجات. وتصدرت النتائج التي توصلوا اليها على غلاف هذا الاسبوع من عدد ابريل من مجلة الجمعية الكيميائية الامريكية للنانو ASC,Nano
قال قائد الفريق يوريس دزينس,استاذ بمنحة ماك بروم في هندسة الميكانيك والمواد وعضو في مركز المواد وعلوم النانو في جامعة نبراسكا-لنكولن :”كل ماهو مصنوع من مواد مركبة ممكن ان ينتفع من اليافنا النانوية”.واضاف يوريس قائلا”اكتشافنا يضيف فئة مواد جديدة لعائلة محددة جدا من المواد الحالية والتي تظهر مقاومة عالية وصلادة في آن واحد”
في المواد الانشائية ,تقول الحكمة التقليدية بأن المقاومة تأتي على حساب الصلادة.المقاومة تشير الى قابلية المادة لرفع الاحمال المسلطة عليها .اما صلادة المادة فهي كمية الطاقة اللازمة لكسر هذه المادة,وبالتالي كلما خدشت المادة اكثر او تشوهت بطريقة ما ,قل احتمال بأن تكسر.فصحن من الخزف ,على سبيل المثال,بامكانه ان يحمل الطعام الى طاولة الطعام ,ولكنه يتهشم في الحال حين سقوطه ,لانه يفتقر الى الصلادة.من ناحية اخرى ,فأن من السهل ضغط كرة مطاطية وتغيير شكلها بدون ان تكسر لأنها صلدة وليست قوية .وبشكل عام ,فان المقاومة والصلادة خاصيتان تبادليتان.
طور دزينس وزملاؤه الياف نانوية بولي اكريلونيتريلية رقيقة للغاية ,وهو نوع من البوليمر الاصطناعي الشبيه بالاكريليك,بأستخدام تقنية تدعى الغزل الكهربائي .وتنطوي العملية على تطبيق جهد عالي على محلول البوليمر حتى تنبثق نفثة صغيرة من السائل ,منتجة الياف نانوية ذات طول مستمر.
واكتشف الفريق ان عن طريق جعل الالياف النانوية اقل سمكا مما انجز سابقا فأنها لم تصبح اقوى وحسب كما كان متوقعا ,ولكنها اصبحت ايضا اكثر صلادة.
واقترح دزينس ان هذه الصلادة ناتجة عن التبلور المنخفض للالياف النانوية.بعبارة اخرى ,تمتلك الالياف العديد من المساحات الغير منتظمة هيكليا.وهذه المناطق الغير متبلورة تسمح للسلاسل الجزيئية ان تنزلق اكثر في جميع الاتجاهات,مما يعطيها القدرة على امتصاص المزيد من الطاقة.
تمتلك الالياف الاكثر تطورا مناطق غير متبلورة اقل ,مما يجعلها قابلة للكسر بسهولة نسبيا.في طائرة ما ,والتي تستخدم الكثير من المواد المركبة,يمكن لكسر مفاجئ ان يؤدي الى حادث تحطم كارثي.وللتعويض عن ذلك ,يستخدم المهندسون موادا اكثر ,مما يجعل الطائرة ,والمنتجات الاخرى ,اثقل!.
وقال دزينس:”اذا كانت المواد الانشائية اكثر صلادة ,يمكن للمرء ان يصنع منتجات اخف وزنا وآمنة جدا في نفس الوقت “.
الدروع الواقية للجسم ,مثل السترات الواقية من الرصاص ,تتطلب ايضا مواد قوية وصلدة على حد سواء.قال دزينس “لايقاف الرصاصة ,فأنت تحتاج الى مادة لها القدرة على امتصاص الطاقة قبل الفشل,وهذا ما سوف تفعله اليافنا النانوية”.
مشاركو دزينس في البحث هم مهنسوا الميكانيك والمواد ديمتري بابكوف ,ويان زو ,ومحمد ناهد عندليب ,والكسندر غوبنكوف وهم زملاء في قسم هندسة الميكانيك والمواد في جامعة نبراسكا-لنكولن.وستيفن ز.د.تشنغ من جامعة آكرون ,اوهايو.
وتم تمويل هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم ,ومكتب القوة الجوية للبحث العلمي,ومنحة مبادرة مكتب ابحاث الجيش للبحوث الجامعية متعددة الاختصاصات.
ترجمة اثير فيصل حميد
رابط الموضوع:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/04/130424112307.htm
