חומר פלסטי מרוכב חדש ניחן בחוזקה של הפלדה, אך הוא קל יותר ושקוף. החומר עשוי מאבני בניין בגדלי ננו, שסודרו כמו לבנים בקיר. המבנה מחקה את הציפוי הפניני הקיים בתוך צדפים
ניקולס קוטוב, פרופסור להנדסה, רצה לכנות את החומר 'פלדה פלסטית', אך החומר עדיין אינו מתיח מספיק כדי להצדיק את השם. למרות זאת, קוטוב אומר כי המשך הפיתוח יכול להביא ליצירת שכפ”צים קלים וחזקים יותר לחיילים, לכוחות המשטרה ולכלי הרכב שלהם. ניתן יהיה גם להשתמש בחומר במכשירים מיקרו-אלקטרו-מכניים, מיקרו-פלואידיים, בחיישנים ביו-רפואיים, בשסתומים ובמטוסים ללא טייס.
בחמישי לאוקטובר, קוטוב וחברי פקולטה אחרים באוניברסיטת מישיגן פירסמו את קיומו של החומר במגזין Science, תחת שם המאמר, “פולימר ננו-מרוכב חזק ביותר ובעל שכבות קשיחות.”
המדענים פתרו בעיה שסיבכה מהנדסים ומדענים במשך עשרות שנים. קיימות אבני בניין בגדלי ננו, כמו ננו-צינוריות, ננו-יריעות וננו-מוטות. אבני בניין אלו חזקות ביותר, וחלקן מייצגות את החומרים החזקים ביותר הידועים לאדם. הבעיה היא שכאשר מאחים את אבני הבניין הבודדות בגדלי ננו למיקשה גדולה אחת, מקבלים חומר חלש יחסית. מכיוון שכך, לא ניתן היה ליצור מחומרי הננו חומרים חזקים בגדלים המתאימים לשימוש אדם עד עכשיו.
“המדענים ניסו להעניק את הכח של ננו-יריעות או ננו-צינוריות בודדות לחפצים שאתה יכול ממש להחזיק בין שתי הידיים,” אמר קוטוב, “אנו הראנו שאפשר להשיג העברה כמעט מושלמת של הכוחות בין ננו-יריעות ומטריצה פולימרית.”
החוקרים יצרו את הפלסטיק המרוכב החדש בעזרת מכונה שפיתחו, שבונה חומרים משכבת-ננו אחת אחרי השניה.
המכונה הרובוטית מבוססת על זרוע שמרחפת מעל גלגל עם צנצנות המכילות נוזלים שונים. במקרה זה, הזרוע מחזיקה חלק מזכוכית, בערך בגודל של חפיסת מסטיקים. על הזכוכית נבנה החומר החדש. הזרוע טובלת את הזכוכית בתמיסת פולימר דמוי-דבק, ואז טובלת אותה בנוזל בתוכו מפוזרות ננו-יריעות רבות מחימר. לאחר שהשכבות הללו מתייבשות, התהליך חוזר על עצמו. כדי ליצור חתיכת פולימר בעובי של שקית אשפה, יש צורך ב- 300 שכבות של הפולימר דמוי-הדבק וננו-היריעות מחימר.
הציפוי הפניני הנוצר בתוך צדפות נבנה בדרך דומה, שכבה אחר שכבה, והוא אחד מהחומרים על בסיס-מינרלי החזקים ביותר הקיימים בטבע.
הפולימר דמוי-הדבק בו השתמשו בניסוי – פוליויניל אלכוהול – היה חשוב לא פחות מתהליך היצור של שכבה-אחר-שכבה. המבנה של ה- “ננו-דבק” וננו-היריעות מחימר איפשר לשכבות ליצור קשרי מימן קואופרטיביים. כתוצאה מכך נוצר, לפי קוטוב, “אפקט הסקוטץ'”. אם הקשרים שנוצרו נשברים, הם מתאחים בקלות במקום אחר.
אפקט הסקוטץ' הוא אחת הסיבות לכך שהחומר חזק כל-כך. סיבה אחרת היא הסידור של יריעות-הננו. הן ערוכות כמו לבנים, בתבנית משתנה.
“כשיש לך מבנה כמו זה של לבנים ומלט, הסדקים כבר לא משפיעים מעבר לנקודות החיבור בין הלבנים,” הסביר קוטוב. “קשה לחקות את התבנית הזו עם אבני-בניין בגדלי הננו, אבל זה מה שעשינו.”
משתתפים נוספים במחקר הם : אלן ארודה, פרופסור להנדסת מכונות, אנטוני ואאס, פרופסור לאווירונאוטיקה, ג'ורג' לאהאן, פרופסור לביו-רפואה ולמדע החומרים ואייאלוסמי ראמאמורתי, פרופסור לכימיה. קוטוב הוא פרופסור להנדסה כימית, הנדסת חומרים והנדסה ביו-רפואית.
התנהגותם הננו-מכנית של חומרים אלו ממודלת ע”י קבוצתו של פרופסור ארודה. קבוצתו של ואאס עובדת על הישומים של החומרים בתעופה.
4 תגובות
יישום מיידי ומאוד חשוב ואולי אף מונע תאונות.
אני מאמין שכל נהג שם לב לכך ששני ה”פסים” משני צידי השמשה הקדמית יוצרים לפעמים “שטח מת” שלפעמים (בעיקר בלילה) יכול “להסתתר” מאחוריו הולך רגל או רוכב אופניים וכדומה.
פעמים רבות חשבתי שאם הזויות הנ”ל היו עשויות מחומר שקוף – זה היה יכול למנוע תאונות או ‘כמעט תאונות’.
אז אולי משהוא ירים את הכפפה ?
כאילו WTF אנשים משועממים רצח
מה עם זמן התכלות החומר???האם הוא עלול לגרום לנזקים סביבתיים?
כתבה טובה ומעניינת. העתיד המכני של האנושות נמצא בקשרי ואן דר ואלס. אולי סופסוף ימציאו מכוניות קלות שלא שורפות כל כך הרבה דלק בשביל להזיז את המשקל העצום של עצמן. כמו כן, אם ידעו איך ליצור חומר המוני כזה, הוא יכול אפילו להיות "משקע" פוטנציאלי לגזי חממה כגון פחמן דו חמצני, אשר עברו הטמעה אל החומר המרוכב.
מעניין מה אומר מקרא המפה המקורי של התמונה בהתיחס לכל תת תמונה. בתמונות A ו B רואים את השכבות יפה. נראה מתמונה B כי עובי שכבה אחת הוא בסדר גודל של חמישים ננומטר. בהחלט על פניו, עבודה קשה מאוד היא ליצור כמה מיקרון – קל וחומר (משחק מילים) – אם יש צורך ליצור כמה מילימטרים.