منو
 کاربر Online
965 کاربر online
 : فیزیک
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline دبیر گروه فیزیک 3 ستاره ها ارسال ها: 2228   در :  یکشنبه 27 مهر 1393 [06:52 ]
  تغییر خواص در یک چشم برهم زدن
 

تغییر خواص در یک چشم برهم زدن

در طرح پیشنهادی برای روکش پلیمری، سطح می‌تواند ویژگی‌های خود را در کمتر از یک ثانیه تغییر دهد.

تصویر

شرح شكل: شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نوع جدیدی از برس پلیمری نشان می‌دهد که زنجیره‌های اقلیت قرمز‌رنگ در دمای پایین‌تر خم می‌شوند (شکل پایین) و در دماهای بالاتر بر پا می‌ایستند (شکل بالا). به این ترتیب مولکول‌ها می‌توانند به انتهای این زنجیره‌ها وصل شده و ویژگی‌های سطحی برس را تغییر دهند.


پژوهشگران در تلاشند تا «سطوح هوشمند» را با استفاده از روکش‌هایی پلیمری که قادرند ویژگی‌های خود را در پاسخ به تغییرات محیطی نظیر دما، سطح pH و نور تغییر دهند، توسعه بخشند. اکنون گروهی از آنان نوع جدیدی از روکش پلیمری را ارائه کرده‌اند که می‌تواند خواص خود را در کمتر از یک ثانیه تغییر دهد و این سریعترین زمان ممکن در مقایسه با سایر مدل‌های کنونی است. چنین تغییر سریعی می‌تواند کاربردهای زیادی داشته باشد از حسگرهای دمایی کوچک گرفته تا پزشکی که در آن سلول‌ها می‌توانند به سرعت سطحی را که روی آن رشد کرده‌اند، ترک کنند.

مولکول‌های با زنجیره طویل (long-chain molecules) می‌توانند از یک انتها به سطح جامد متصل شوند و شکلی شبیه به دندانه‌های برس مو را پدید آورند. این «برس‌های پلیمری» به پژوهشگران اجازه می‌دهند تا ویژگی‌های سطحی نظیر اصطکاک یا برهمکنش با آب را تحت کنترل درآورند. در دهه‌ی اخیر آن‌ها شروع به ابداع برس‌هایی کرده‌اند که مانند یک سوئیچ عمل می‌کنند. و به این ترتیب به سطح اجازه می‌دهد تا نحوه‌ی برهمکنش خود را با تغییرات محیط تنظیم کند. به عنوان مثال یک برس پلیمری می‌تواند در پاسخ به تغییری در حلال به جای دافع آب، جاذب آن شود و یا به جای آبگریز بودن، آب‌دوست شود. چنین برسی می‌تواند روکشی برای ذرات میکروسکوپی شود و به راحتی هم در آب و هم در مایعات روغنی بدون تجمع، پراکنده شوند. اضافه کردن چنین ذراتی به مایع می‌تواند ویژگی‌های آن را تغییر دهد؛ به عنوان مثال آن را ضد خوردگی کند.

مشکل چنین سوئیچ‌هایی آن است که از چندین دقیقه تا چندین ساعت طول می‌کشد تا تغییرات در آن‌ها پدید آید و دلیل آن، مدت زمانی است که باید صرف شود تا پلیمرها از حالت درهم‌تنیدگی خارج شوند. اکنون پژوهشگران موفق شدند این زمان را به کمتر از یک ثانیه ارتقاء دهند. سیستم تئوری آن‌ها ویژگی‌های خود را در کمتر از یک ثانیه در پاسخ به تغییرات دمایی تغییر می‌دهد.

در این طرح از برسی استفاده می‌شود که عمدتاً شامل یک نوع پلیمر است که خواص پیش‌فرض آن را مشخص می‌نماید. جزء ترکیبی از نوع دیگری است که حدود 10 درصد طویل‌تر بوده و زیر یک دمای بحرانی روی سطح به صورت خمیده هستند اما در دماهای بالاتر به پا می‌شوند. با حل معادلات سیستم و استفاده از شبیه‌سازی رایانه‌ای، پژوهشگران دریافتند که افزایش دما به میزان ده درجه موجب می‌شود که زنجیره‌های اقلیت از حالت خمیدگی درآمده و در کمتر از چند میلی‌ثانیه به حالت ایستاده صاف شوند.

دلیل سرعت در تغییر با استفاده از این سیستم آن است که زنجیره‌های اقلیت نسبت به هم ایزوله هستند و مستقل از یکدیگر عمل می‌کنند. بنابراین دیگر لازم نیست که از حالت درهم‌تنیدگی خارج شوند.

منبع
http://physics.aps.org/articles/v7/83

http://psi.ir/news2_fa.asp?id=1538

  امتیاز: 0.00