تولید لباس فضایی نازک تر از مو و محکم تر از فولاد با استفاده از نانومواد عایق

به گزارش فروشگاه اینترنتی هرپو، دانشمندان یک راستا شیمیایی کلیدی برای نانومواد عایق نوآورانه کشف کردند که می تواند کار را برای تولید یک لباس فضایی نازک تر از مو و محکم تر از فولاد آسان کند.

تولید لباس فضایی نازک تر از مو و محکم تر از فولاد با استفاده از نانومواد عایق

به خبرنگار گزارش حوزه فناوری گروه علمی پزشکی خبرنگاران به نقل از azonano، دانشمندان یک جهت شیمیایی را برای نانومواد عایق نوآورانه شناسایی کرده اند که می تواند منجر به تولید صنعتی وسیع برای مصارف مختلف از جمله در لباس فضایی و وسایل نقلیه نظامی شود. این نانومواد (هزاران بار نازک تر از موی انسان، قوی تر از فولاد و غیر قابل احتراق) می تواند مانع تشعشعات فضانوردان شده و به نام مثال به تقویت زره خودرو های نظامی کمک کند.

محققان مشارکت در آزمایشگاه فیزیک پرینستون (PPPL) وزارت انرژی آمریکا (DOE) یک جهت شیمیایی گام به گام به پیش ساز های این نانومواد، معروف به نانولوله های نیترید بور (BNNT) پیشنهاد کرده اند که می تواند منجر به بزرگ شدن آن ها شود.

این پیشرفت فیزیک پلناما و شیمی کوانتومی را گرد هم آورده و بخشی از توسعه تحقیقات در PPPL است. ایگور کاگانوویچ، فیزیکدان PPPL، محقق اصلی پروژه BNNT و نویسنده مقاله ای که نتایج آن در مجله Nanotechnology منتشر شده گفت: این کار پیشگامانه ای است که آزمایشگاه را در جهت های جدیدی قرار می دهد.

یوری بارسوکوف، نویسنده ارشد از دانشگاه پلی تکنیک سنت پترزبورگ، گفت: محققان مراحل کلیدی جهت شیمیایی را تشکیل نیتروژن مولکولی و خوشه های کوچک بور می دانند که می توانند با خنک شدن دمای ایجاد شده از طریق جت پلناما با هم واکنش شیمیایی نشان دهند. او با انجام شبیه سازی های شیمی کوانتومی با کمک Omesh Dwivedi، کارآموز PPPL از دانشگاه درکسل و سیرا ژوبین، دانشجوی کارشناسی ارشد برنامه پرینستون در فیزیک پلناما، جهت های واکنش شیمیایی را توسعه داد.

کاگانوویچ گفت نتایج این معما را حل می کند که چگونه نیتروژن مولکولی که دارای دومین پیوند شیمیایی قوی بین مولکول های دو اتمی است، می تواند از طریق واکنش با بور برای ایجاد مولکول های مختلف بور-نیترید تجزیه شود. او گفت: ما زمان زیادی را صرف تفکر در مورد چگونگی به دست آوردن ترکیبات بور - نیترید از مخلوط بور و نیتروژن کردیم. آنچه ما دریافتیم این بود که خوشه های کوچک بور، برخلاف قطرات بور بسیار بزرگتر، به آسانی با مولکول های نیتروژن در تعامل هستند. به همین دلیل ما به شیمی دان کوانتومی نیاز داشتیم تا محاسبات دقیق شیمی کوانتومی را با ما انجام دهد.

BNNT ها دارای خواصی مشابه نانولوله های کربنی هستند که از طریق تن تولید می شوند و در همه چیز از کالا های ورزشی و لباس های ورزشی گرفته تا ایمپلنت و الکترود های دندانی یافت می شوند اما مشکل در تولید BNNT، کاربرد ها و در دسترس بودن آن ها را محدود کرده است.

جهت شیمیایی

نشان دادن یک جهت شیمیایی برای تشکیل پیش ساز های BNNT می تواند تولید BNNT را تسهیل کند. فرآیند سنتز BNNT زمانی شروع می شود که دانشمندان از یک جت پلنامایی 10 هزار درجه برای تبدیل گاز بور و نیتروژن به پلنامای متشکل از الکترون های آزاد و هسته های اتمی یا یون های تعبیه شده در یک گاز زمینه ای استفاده می کنند. این نشان می دهد که فرایند چگونه پیش می رود:

این جت بور را تبخیر می کند در حالی که نیتروژن مولکولی تا حد زیادی دست نخورده باقی می ماند.

با خنک شدن پلناما، بور به شکل قطرات متراکم می شود.

با کاهش دما به چند هزار درجه، قطرات خوشه های کوچکی تشکیل می دهند.

مرحله مهم بعدی واکنش نیتروژن با خوشه های کوچک مولکول های بور برای تشکیل زنجیره های نیتروژن بور است.

این زنجیره ها بر اثر برخورد با یکدیگر طولانی تر شده و در مواد اولیه نانولوله های نیترید بور جمع می شوند.

بارسوکوف گفت: در طول سنتز درجه حرارت بالا، چگالی خوشه های کوچک بور کم است. این مانع اصلی تولید در مقیاس بزرگ است. این یافته ها فصل جدیدی را در سنتز نانومواد BNNT باز کرده است.

کاگانوویچ گفت: پس از دو سال کار ما جهت را پیدا کردیم. با متراکم شدن بور، خوشه های بزرگی ایجاد می شود که نیتروژن با آن ها واکنش نشان نمی دهد، اما این فرآیند با خوشه های کوچکی شروع می شود که نیتروژن با آن ها واکنش نشان می دهد و هنوز درصدی از خوشه های کوچک با بزرگ شدن قطرات وجود دارد.

او افزود: زیبایی این کار این است که از آنجایی که ما متخصصان مکانیک پلناما و سیالات و شیمی کوانتومی را داشتیم، می توانیم همه این فرآیند ها را با هم در یک گروه بین رشته ای طی کنیم. اکنون ما باید خروجی BNNT احتمالی را از مدل خود مقایسه کنیم. این مرحله بعدی مدل سازی خواهد بود.

بیشتر بخوانید

منبع: باشگاه خبرنگاران جوان
انتشار: 18 مهر 1400 بروزرسانی: 18 مهر 1400 گردآورنده: herpo.ir شناسه مطلب: 1297

به "تولید لباس فضایی نازک تر از مو و محکم تر از فولاد با استفاده از نانومواد عایق" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "تولید لباس فضایی نازک تر از مو و محکم تر از فولاد با استفاده از نانومواد عایق"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید