ابداع یک پلیمر خودترمیم برای حفاظت از ماهواره ها در مقابل زباله های فضایی
به گزارش آتی جو، دانشمندان موفق به کشف خواص جدیدی از پلیمرها شدند که می تواند در حفاظت از فضاپیماها بسیار مؤثر باشد.
به گزارش آتی جو به نقل از ایسنا، زباله های فضایی با سرعتی فراتر از گلوله در اطراف زمین پرواز می کنند. حالا دانشمندان برای حفاظت از ماهواره ها یک ماده جدید توسعه داده اند، چونکه زباله های فضایی تبدیل به یک مشکل بزرگ شده اند.
بین سالهای ۲۰۱۹ و ۲۰۲۳، ماهواره های «استارلینک اسپیس ایکس»(SpaceX’s Starlink) بیشتر از ۵۰ هزار مانور در ارتباط با اجتناب از برخورد در «مدار پایین زمین»(LEO) انجام دادند. در این مدار، اشیاء با سرعت تقریبی ۸ کیلومتر در ثانیه پرواز می کنند.
به نقل آی ای، دانشمندان با دشوارتر شدن اجتناب از برخورد، بشکلی فزاینده به دنبال روش های جایگزین برای مواجهه با مشکل زباله های فضایی هستند.
یک گروه از دانشمندان علم مواد در «دانشگاه تگزاس ای اندام»(A&M) پلیمری با خاصیت خودترمیمی منحصر به فرد توسعه داده اند.
هنگامی که این ماده مورد برخورد زباله های فضایی قرار می گیرد، به اندازه ای خویش را کِش می دهد که به جسم اجازه عبور می دهد، بدون این که صدمه ساختاری عمده ای ایجاد نماید.
یک ماده فضایی منحصر به فرد
این تیم، ماده خویش را به علت شبکه های پیوند کووالانسی دینامیکی که می توانند شکسته و باردیگر تشکیل شوند، «پلیمر دیلز-آلدر»(DAP) نامیدند.
دانشمندان گفتند: در حالیکه شبکه های «دیلز-آلدر» دیگری در متون علمی گزارش شده اند، ماده « DAP» جدید دارای شیمی خاص، «جای شناسی»(topology ) و کیفیت خودترمیمی است.
ساختار « DAP» از زنجیره های پلیمری بلند تشکیل شده است که حاوی پیوندهای دوگانه کربن هستند. این پیوندها در اثر حرارت و نیروی زیاد شکسته می شوند، اما هنگام سرد شدن به سرعت باردیگر تشکیل می شوند.
این تیم اعتقاد دارد که این ماده جدید پتانسیل زیادی برای کاربردهای فضایی دارد. گفتنی است که آنها فقط در محیط آزمایشگاهی در مقیاس نانو آزمایشات خویش را انجام داده اند.
دکتر «سوتلانا سوخیشویلی»( Svetlana Sukhishvili)، استاد گروه علوم و مهندسی مواد «دانشگاه تگزاس ای اندام»، اظهار داشت: این نخستین بار است که یک ماده در هر مقیاسی این رفتار را نشان داده است.
دکتر «ادوین توماس»( Edwin Thomas)، استاد علوم و مهندسی مواد، افزود: علاوه بر این که این پلیمر جدید بسیار جالب است، احتمالا کاربردهای زیادی مانند مقاوم تر کردن پنجره های وسایل نقلیه فضایی در مقابل هجوم ریزشهاب ها خواهد داشت.
کاربردهای فضایی و نظامی
این تیم در تحقیقات خود به دنبال توسعه ماده ای بود که بتواند از سازه هایی مانند ماهواره های مداری و وسایل نقلیه فضایی در مقابل ریزشهاب ها و زباله های فضایی محافظت کند. آنها بعد از آزمایشات مختلف روی این ماده، متوجه شدند که میتوان از آن برای ساخت زره و سایر کاربردهای نظامی روی زمین هم بهره برد.
«توماس» اظهار داشت: پلیمرها، بخصوص مواد « DAP»، مواد شگفت انگیزی هستند، چونکه در دماهای پایین، سفت و قوی هستند و در دماهای بالاتر کشسان می شوند. این مواد در دماهای بسیار بالاتر به یک مایع روان تبدیل می شوند. این یک دامنه وسیع از رفتار خواص است.
این تیم پلیمر خویش را در معرض نوع جدید و پیشرفته ای از آزمایش بالستیک معروف به « LIPIT » قرار دادند. در این آزمایش، یک جسم کوچک از جنس سیلیکا با قطر ۳/۷ میکرومتر با استفاده از لیزر بسمت پلیمر هدف پرتاب می شود. این فرایند با استفاده از یک دوربین فوق سریع به ثبت رسید.
یک پلیمر خودترمیم
در ابتدا، دانشمندان تصور کردند که امکان دارد جسم پرتاب شده در طول آزمایش به پلیمر برخورد نکرده باشد، چونکه هیچ حفره ای مشاهده نکردند. در واقع، آنها موفق به کشف خواص خودترمیمی این مواد شدند.
این تیم دریافتند که نوار پلیمری جامد جدید آنها هنگام برخورد با یک جسم پرسرعت پرتاب شده توسط لیزر ذوب می شود. بعد از برخورد، خنک می شود و بشکل اصلی خود بازمی گردد.
طبق بیانیه این تیم، این پلیمر بخش زیادی از انرژی جنبشی ساخته شده توسط جسم پرتاب شده را جذب می کند و سبب می شود که نوار کشیده شده و به مایع تبدیل گردد. جسم پرتاب شده به مسیر خود ادامه می دهد و در نهایت حفره ای را در نوار بوجود می آورد.
سپس پلیمر به سرعت خنک می شود. پیوندهای کووالانسی آن باردیگر تشکیل می شوند و به حالت جامد اولیه خود بازمی گردد و یک حفره کوچک باقی می گذارد.
محققان یافته های خویش را یک کشف هیجان انگیز توصیف می کنند و تاکید می کنند که آنها فقط « DAP» را در مقیاس نانو آزمایش کرده اند. ماده آنها امکان دارد در مقیاس ماکرو رفتار بسیار متفاوتی داشته باشد، به این مفهوم که تحقیقات بیشتری ضروری است.
این یافته ها در مجله Materials Today انتشار یافته است.
منبع: atijoo.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب