پیشرفت هایی از مواد پیشرفته

تولید نانو ذرات طلا با آب

مطالعات جدید نشان می دهد قطرات آب می تواند جایگزین عوامل (agent) سمی در تولید نانو ذرات طلا و نانو سیم ها شود. این دستاورد گام مهمی در حوزه شیمی سبز محسوب می شود. 

به گزارش مجله نیچر، عنصر طلا یکی از کم واکنش ترین فلزات واسطه جدول تناوبی است که در مجاورت آب و هوا زنگ نمی زند و تیزه نمی شود.

در حال حاضر از نانو ذرات طلا در موارد مختلفی از جمله تصویر برداری زیستی، حمل دارو، تشخیص گازهای خطرناک و حسگرهای زیستی استفاده می شود. یکی از روش های متداول تولید نانوذرات طلا، 'ثبیت خورنده کلروآریک طلا' با یک عامل کاهنده مانند بورو هیدرید سدیم است.

محققان دانشگاه استنفورد با استفاده از قطرات آب،‌ موفق به تولید نانوذرات و نانو سیم های طلا شده اند. این شیوه آغازی برای یک حوزه جدید در شیمی است که می تواند برای تولید نانوذرات طلا و فلزات دیگر به کار رود.

این مطالعه نشان می دهد نانوذرات طلا در میکرو قطرات آب،‌ 100 هزار بار سریعتر رشد می کنند. در واقع در این آزمایش، قطرات آب جایگزین عوامل کاهنده که عموما سمی هستند، شده اند. این دستاورد گام بزرگی برای استفاده از نانوذرات طلا در پزشکی و کاربردهای زیست محیطی محسوب می شود.نتایج این مطالعه در نشریه Nature Communications منتشر شده است.

 

ربات‌های خوردنی

محققان موسسه تحقیقاتی EPFL واقع در سوییس ربات‌های نرمی را طراحی کردند که قابل خوردن است. 

به ساینس دیلی، این ربات های نرم به شکل انگشتانی هستند که به جای پلاستیک با استفاده از ترکیب ژلاتین، گلیسرین و آب ساخته می‌شوند و در نتیجه هم قابل خوردن هستند و هم در محیط زیست به سادگی تجزیه می شوند.

این ویژگی منحصر به فرد، کاربردهای بسیار متنوعی را برای ربات‌ها ایجاد می‌کند. برای مثال می‌توان از آن‌ها به عنوان طعمه‌ای لذیذ برای انتقال ردیاب به داخل بدن حیوانات وحشی استفاده کرد. همچنین می‌توان از این ربات‌ها برای دارورسانی به اندام‌های داخلی بدن انسان‌ها نیز بهره گرفت.

علاوه بر این محققان معتقدند به جای این که انسان‌ها این ربات‌ها را بخورند، ممکن است ربات‌ها یکدیگر را بخورند تا برای مثال از طریق ترکیبات ژلاتین ربات خورده شده، انرژی موردنیاز ربات دیگر تامین شود. همچنین به دلیل ساختار نرم این ربات‌ها می‌توان از آن‌ها برای جابه‌جایی اجسام حساس و ظریف بهره گرفت.محققان اکنون در حال انجام تحقیقات تکمیلی هستند

و هنوز راه درازی تا عرضه تجاری ربات‌های نرم خوردنی به بازار باقی مانده است، اما نتیجه این تحقیقات می‌تواند تحول بزرگی را در حوزه رباتیک ایجاد کند. گزارش کامل این تحقیقات در نشریه IEEE Spectrum منتشر شده است.

 

تولید بتن قدرتمند سازگار با محیط زیست با گرافن

گرافن یکی از شگفت انگیزترین مواد موجود در جهان است که علیرغم ظاهر ترد و شکننده و دشواری های موجود در زمینه اتصال مولکول های آن به یکدیگر، استحکام بالایی دارد. 

به گزارش نیواطلس، گرافن متشکل از صفحات نازکی به ضخامت تنها یک اتم است و از اتم های کربن متصل به هم تشکیل شده است.

محققان می گویند با دستکاری این اتم ها موفق به تولید نوع جدیدی از بتن شده اند که نه تنها بسیار قدرتمندتر از بتن های معمولی است، بلکه در برابر آب هم کاملا مقاوم و نفوذناپذیر بوده و سازگاری زیادی با محیط زیست نیز دارد.

محققان دانشگاه اکستر انگلیس برای تولید این بتن از روش جدیدی برای معلق کردن دانه های گرافن در آب استفاده کرده و سپس این آب را با دیگر اجزای عادی تشکیل دهنده بتن مانند سیمان ترکیب کردند. به گفته آنان کل این فرایند با هزینه کم و در مقیاس صنعتی قابل اجرا است.

قدرت و استحکام این بتن در مقایسه با بتن های معمولی ۱۴۶ درصد بیشتر بوده و استحکام خمشی آن هم ۷۹.۵ درصد بیشتر از بتن های عادی است. مقاومت بتن یادشده در برابر نفوذ آب نیز ۴۰۰ درصد بیشتر است.

کاربرد گرافن در تولید این بتن باعث کاهش ۵۰ درصدی استفاده از برخی مواد نه چندان دوستدار محیط زیست مانند سیمان می شود که نتیجه آن کاهش تصاعد گاز دی اکسیدکربن به میزان ۴۴۶ کیلوگرم در هر تن است.

 

ساخت چرم مصنوعی با الهام از گیاهان

محققان دانشگاه ایالتی اوهایو راهکار جدیدی را ابداع کردند که امکان تولید چرم مصنوعی مقاوم در برابر مایعات و دمای بالا را فراهم می کند. 

به گزارش ساینس دیلی، در این شیوه روی چرم مصنوعی پوششی قرار می گیرد که با الهام از برگ های لوتوس ساخته شده و مقاومت گرمایی آن را افزایش می دهد. همچنین با حذف آب و روغن مقاومت گرمایی آن را تا 70 درجه سانتیگراد افزایش داده و مانع چسبندگی سطح چرم مصنوعی در دمای بالا می شود. این چرم مصنوعی در برابر آب و هرگونه مایع مبتنی بر روغن و آب مقاوم است.

با استفاده از این فناوری می توان انواع جدید و مقاوم چرم مصنوعی را برای کاربردهای مختلف از پوشش مبلمان گرفته تا تزئینات داخلی اتومبیل ها تولید کرد.

چرم مصنوعی معمولا متشکل از یک لایه پارچه پوشیده از نوعی پلاستیک است و مانند چرم طبیعی در برابر مایعات، نفوذپذیر است. اما بر خلاف چرم طبیعی در دماهای بالا لایه پلاستیک آن نرم شده و نوعی چسبندگی ایجاد می کند.

محققان برای شبیه سازی سطح ناهموار برگ های لوتوس، نانوذرات سیلیس را روی سطح چرم مصنوعی اسپری کردند. اما پیش از انجام این کار ابتدا سطح چرم مصنوعی را با استفاده از پرتوهایی که در ساخت تراشه های الکترونیکی کاربرد دارند، پرداخت کردند تا چسبندگی سطحی آن افزایش یابد و نانوذرات به خوبی به آن متصل شوند. در مرحله بعد محققان با استفاده از نوعی رزین سیلیکونی روی نانوذرات را پوشاندند. در نتیجه این فرآیند پوشش شفافی روی سطح چرم مصنوعی ایجاد شد که امکان مشاهده ساختار چرم را فراهم کرده و موجب افزایش مقاومت گرمایی و نفوذناپذیری سطح آن می شود.گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Colloids and Surfaces A منتشر شده است.