ابداع یک پلیمر خودترمیم برای صیانت از ماهواره ها در مقابل زباله های فضایی
اسمارت کاور: دانشمندان موفق به کشف خواص جدیدی از پلیمرها شدند که می تواند در صیانت از فضاپیماها بسیار مؤثر باشد.
به گزارش اسمارت کاور به نقل از ایسنا، زباله های فضایی با سرعتی فراتر از گلوله در اطراف زمین پرواز می کنند. حال دانشمندان برای صیانت از ماهواره ها یک ماده جدید توسعه داده اند، برای اینکه زباله های فضایی تبدیل به یک مشکل بزرگ شده اند.
بین سالیان ۲۰۱۹ و ۲۰۲۳، ماهواره های «استارلینک اسپیس ایکس»(SpaceX’s Starlink) بالاتر از ۵۰ هزار مانور در رابطه 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، به گونه ای فزاینده بدنبال روش های جایگزین برای روبرو شدن 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 به هدف خوردن زباله های فضایی قرار می گیرد، به اندازه ای خودرا کِش می دهد که به جسم اجازه عبور می دهد، بدون این که لطمه ساختاری عمده ای بوجود آورد.
یک ماده فضایی منحصر به فرد
این تیم، ماده خودرا به سبب شبکه های پیوند کووالانسی دینامیکی که می توانند شکسته و باردیگر تشکیل شوند، «پلیمر دیلز-آلدر»(DAP) نامیدند.
دانشمندان گفتند: در صورتیکه 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 معتقد می باشد که این ماده جدید پتانسیل زیادی برای کاربردهای فضایی دارد. لازم به ذکر است که آنها فقط در محیط آزمایشگاهی در مقیاس نانو آزمایشات خودرا 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 میدهد.
دکتر «ادوین توماس»( Edwin Thomas)، استاد علوم و مهندسی مواد، اضافه کرد: علاوه بر این که این پلیمر جدید بسیار جالب است، احیانا 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 بدنبال 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 گوناگون روی این ماده، متوجه شدند که می توان از آن برای ساخت زره و سایر کاربردهای نظامی روی زمین نیز بهره برد.
«توماس» اظهار داشت: پلیمرها، خصوصاً مواد « DAP»، مواد شگفت انگیزی هستند، برای اینکه 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 خودرا در معرض نوع جدید و پیشرفته ای از آزمایش بالستیک موسوم به « LIPIT » قرار دادند. در این آزمایش، یک جسم کوچک از جنس سیلیکا با قطر ۳/۷ میکرومتر با بهره گیری از لیزر به سوی پلیمر هدف پرتاب می شود. این پروسه با بهره گیری از یک دوربین فوق سریع ثبت گردید.
یک پلیمر خودترمیم
در ابتدا، دانشمندان تصور کردند که ممکنست جسم پرتاب شده در طول آزمایش به پلیمر برخورد نکرده باشد، برای اینکه هیچ حفره ای مشاهده نکردند. در حقیقت، 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 به صورت اصلی خود بازمی گردد.
طبق بیانیه این تیم، این پلیمر بخش زیادی از انرژی جنبشی تولید شده توسط جسم پرتاب شده را جذب می کند و موجب 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 به وجود 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.
پژوهشگران یافته های خودرا یک کشف هیجان انگیز توصیف می کنند و تاکید می کنند که آنها فقط « DAP» را در مقیاس نانو آزمایش کرده اند. ماده آنها ممکنست در مقیاس ماکرو رفتار بسیار متفاوتی داشته باشد، به این معنا که تحقیقات بیشتری لازم است.
این یافته ها در مجله Materials Today انتشار یافته است.
منبع: smartcover.ir
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب