ساخت نانو بلوک‌های توبولانی مقاوم توسط محقق ایرانی در دانشگاه رایس

گروهی از محققان دانشگاه رایس، به رهبری سید محمد سجادی، موفق به ساخت بلوکی پلیمری مبتنی بر ساختار توبولانی شدند. مقاومت این بلوک‌ها در برابر اصابت گلوله، ده برابر بهتر از بلوک جامد مرجع از همان نوع پلیمر است. این سازه‌ها می‌توانند در هوافضا، خودرو، ورزش، بسته بندی و زیست‌پزشکی استفاده شوند.
 نانو بلوک‌ها

یک ماده سبک و پر از حفرات ریز که دارای سختی برابر با الماس باشد بسیار جذاب به نظر می‌رسد. محققان دانشکده مهندسی براون (Brown) دانشگاه رایس (Rice) به آزمایش پلیمرهای مبتنی بر توبولان‌ها (tubulanes) پرداختند. توبولان‌ها ساختارهای میکروسکوپی نظری و متشکل از نانو لوله‌های کربنی متصل به یکدیگر هستند و دارای قدرت فوق‌العاده‌ای می‌باشند.

سازه‌های پلیمری مانند توبولان که در دانشگاه رایس تولید شده است، دارای مقاومتی به مراتب بهتر نسبت به سازه مکعبی ساخته شده از پلیمر مرجع است. مقاومت این مکعب‌های ساخته شده در برابر گلوله مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که این گلوله‌ها تقریباً در لایه دوم سازه‌های توبول متوقف شدند و هیچ خسارت قابل توجهی فراتر از آن لایه مشاهده نشده است؛ اما گلوله‌هایی که با همان سرعت به مکعب مرجع برخورد نمودند، شکاف‌هایی را در کل مکعب به وجود آوردند.

دانشمندان نشان دادند که می‌توان توبول‌ها را به صورت بلوک‌های پلیمری سه بعدی چاپ نمود. در طی آزمایش‌های انجام داده شده مشخص شد که بلوک‌های پلیمری ساخته شده از توبول، هنگامی که مورد اصابت یک گلوله قرار می‌گیرد، نسبت به همان مواد پلیمری بدون حفره بهتر عمل می‌کند. بلوک‌ها نیز بدون این‌که از یکدیگر جدا شوند، بسیار فشرده می‌شوند.

رهبری این گروه از محققان به عهده محقق ایرانی، سید محمد سجادی بود. به گفته سجادی، سامانه‌های نظری مختلفی وجود دارند که تا قبل از ساخته شدن امکان بهره‌مند شدن مردم از خواص آن‌ها وجود ندارد. اما با چاپ سه بعدی می‌توان از خواص مکانیکی پیش‌بینی شده استفاده کرد و به خصوصیات مکانیکی قابل تنظیم دست یافت زیرا بسیاری از این خواص در نتیجه توپولوژی ایجاد می‌شوند و نه اندازه.

آزمایش‌های انجام شده توسط این گروه تحقیقاتی به این صورت بود که گلوله‌هایی با سرعت 8/5 کیلومتر در ثانیه به مکعب‌هایی با الگوی ثابت و جامد شلیک شد. گروهی از مکعب‌های ساخته شده با توبولان و دارای حفرات متعددی بودند و دیگر مکعب‌ها از یک پلیمر مرجع ساخته شده بودند. به گفته سجادی نتایج این آزمایش‌ها بسیار چشمگیر است. بلوک‌های توبولانی، 10 برابر بهتر از یک بلوک جامد از همان مواد عمل کردند. به طوری که گلوله در لایه دوم سازه توبولانی گیر کرد اما در بلوک جامد، ترک‌هایی در کل ساختار پخش شد. این آزمایش نشان داد که چگونه یک شبکه پلیمری متخلخل اجازه می‌دهد بلوک‌های توبولانی بدون ترک خوردگی روی هم فرو بریزند.

سازه‌های توبولانی مانند فلز، سرامیک و پلیمر فقط با اندازه چاپگر محدود می‌شوند. بهینه سازی طرح شبکه می‌تواند منجر به ساخت مواد سبک‌تر و مقاوم‌تری برای کاربردهای عمرانی، هوافضا، خودرو، ورزش، بسته بندی و زیست‌پزشکی شود.

خنک شدن موتور هواپیما

خنک شدن موتور هواپیما به کمک نانو لوله‌های سرامیکی

در جهت افزایش سرعت خنک شدن موتور هواپیما، گروهی از محققان موفق به ساخت نانو لوله‌های سرامیکی شدند. این نانو لوله‌ها همانند آنتن‌های حرارتی عمل نموده و علاوه بر افزایش سرعت خنک شدن سامانه، منجر به ارسال اطلاعات در جهت و یا طول موج خاص می‌شوند.