artadokht
27th January 2012, 12:59 AM
استحکام صدف مرواريدي کليد بقاي بسياري از نرم‌تنان صدف‌دار به‌شمار مي‌رود. حال گروهي از محققان دانشگاه کاليفرنياي جنوبي به‌رهبري پروفسور ژيائودونگ لي، استاد مهندسي اين دانشگاه علت خاصيت ارتجاعي غيرمعمول اين ماده را در مواجهه با حملات شکارچيان کشف کرده‌اند. اين محققان بر اين باورند که با توجه به ساختار نانومقياس اين ماده، مي‌توان از اين يافته در توليد مواد بسيار محکم در آزمايشگاه بهره برد.
لي مي‌گويد: «مدت‌هاي زيادي فکر مي‌کرديم که چگونگي عملکرد اين مواد زيستي نانوساختار را درک کرده‌ايم؛ اما به‌نظر مي‌رسد که اطلاعات بسيار کمي در اين زمينه داريم».
صدف مرواريدي آستر داخلي پوسته صدف توليدکننده مرواريد و برخي ديگر از نرم‌تنان را تشکيل مي‌دهد. خود مرواريد نيز از اين ماده ساخته مي‌شود که يک نانوماده کامپوزيتي است که توسط ماشين زيستي صدف توليد مي‌شود. در اين ماده دانه‌هاي بلوري ريز کربنات کلسيم به شکلي منظم و دقيق آرايش يافته و توسط پليمرهاي زيستي به يکديگر متصل مي‌شوند؛ اين ساختار پايداري بسيار بالايي را موجب مي‌شود، به نحوي که مقاومت ترک خوردن مرواريد در برابر ضربه 1000 برابر بيشتر از مقاومت ضربه‌اي حالت بلوري کربنات کلسيم است که بخش اصلي مرواريد را شکل مي‌دهد.
لي توضيح مي‌دهد که مقاومت مرواريد در برابر فشار بسيار غيرعادي است. زماني که اين ماده به سرعت فشرده شود (بارگذاري جنبشي)، مي‌تواند فشار بسيار بيشتري را نسبت به حالتي که به آرامي فشرده مي‌شود (بارگذاري ايستا)، تحمل کند. اين ويژگي در هيچ ماده سراميکي ساخته دست بشر مشاهده نمي‌شود. اين پديده بيش از 10 سال است که شناخته شده است، اما دليل آن همچنان ناشناخته باقي مانده است. بنابراين گروه لي با تمرکز بر ساختار نانومقياس اين ماده در صدد کشف علت اين ويژگي برآمدند. آنها يک نمونه مرواريد را به‌دقت بريده و آن را در معرض بارگذاري جنبشي و ايستا قرار دادند. نمونه‌اي که به سرعت فشرده شد (تست بالستيک) توانست دو برابر نمونه ديگر که به آرامي فشرده شده بود، در برابر شکستن مقاومت نشان دهد. سپس اين محققان با استفاده از ميکروسکوپي الکتروني عبوري جزئيات شکست را در مقياس نانو مورد مطالعه قرار دادند.
نتايج به‌دست آمده کاملاً غيرمنتظره بودند. تحت شرايط فشردگي سريع، نانوذرات با هماهنگي يکديگر از خم شدن ماده جلوگيري مي‌کنند. محققان نتيجه‌گيري کردند که در مورد نانوذرات کربنات کلسيم، فرايند deformation Twinning وارد عمل مي‌شود. اما اين مکانيسم تنها تحت شرايط بالستيک (پرتابي) مشاهده مي‌شود. آنها همچنين نتيجه گرفتند که جابه‌جايي‌هاي جزئي درون نانوساختار اين ماده نيز موجب افزايش استحکام آن مي‌شود؛ اين مورد نيز تنها در حالت فشردگي سريع اتفاق مي‌افتد.
زماني که پوسته صدف در معرض ضربه ناگهاني يک شکارچي قرار مي‌گيرد، نانوذرات تشکيل‌دهنده آن با يکديگر همکاري کرده و با جذب انرژي ضربه، مقاومت آن را به بيشترين مقدار خود مي‌رسانند.
جزئيات اين کار در مجله Scientific Reports منتشر شده است.
nano.ir
لي مي‌گويد: «مدت‌هاي زيادي فکر مي‌کرديم که چگونگي عملکرد اين مواد زيستي نانوساختار را درک کرده‌ايم؛ اما به‌نظر مي‌رسد که اطلاعات بسيار کمي در اين زمينه داريم».
صدف مرواريدي آستر داخلي پوسته صدف توليدکننده مرواريد و برخي ديگر از نرم‌تنان را تشکيل مي‌دهد. خود مرواريد نيز از اين ماده ساخته مي‌شود که يک نانوماده کامپوزيتي است که توسط ماشين زيستي صدف توليد مي‌شود. در اين ماده دانه‌هاي بلوري ريز کربنات کلسيم به شکلي منظم و دقيق آرايش يافته و توسط پليمرهاي زيستي به يکديگر متصل مي‌شوند؛ اين ساختار پايداري بسيار بالايي را موجب مي‌شود، به نحوي که مقاومت ترک خوردن مرواريد در برابر ضربه 1000 برابر بيشتر از مقاومت ضربه‌اي حالت بلوري کربنات کلسيم است که بخش اصلي مرواريد را شکل مي‌دهد.
لي توضيح مي‌دهد که مقاومت مرواريد در برابر فشار بسيار غيرعادي است. زماني که اين ماده به سرعت فشرده شود (بارگذاري جنبشي)، مي‌تواند فشار بسيار بيشتري را نسبت به حالتي که به آرامي فشرده مي‌شود (بارگذاري ايستا)، تحمل کند. اين ويژگي در هيچ ماده سراميکي ساخته دست بشر مشاهده نمي‌شود. اين پديده بيش از 10 سال است که شناخته شده است، اما دليل آن همچنان ناشناخته باقي مانده است. بنابراين گروه لي با تمرکز بر ساختار نانومقياس اين ماده در صدد کشف علت اين ويژگي برآمدند. آنها يک نمونه مرواريد را به‌دقت بريده و آن را در معرض بارگذاري جنبشي و ايستا قرار دادند. نمونه‌اي که به سرعت فشرده شد (تست بالستيک) توانست دو برابر نمونه ديگر که به آرامي فشرده شده بود، در برابر شکستن مقاومت نشان دهد. سپس اين محققان با استفاده از ميکروسکوپي الکتروني عبوري جزئيات شکست را در مقياس نانو مورد مطالعه قرار دادند.
نتايج به‌دست آمده کاملاً غيرمنتظره بودند. تحت شرايط فشردگي سريع، نانوذرات با هماهنگي يکديگر از خم شدن ماده جلوگيري مي‌کنند. محققان نتيجه‌گيري کردند که در مورد نانوذرات کربنات کلسيم، فرايند deformation Twinning وارد عمل مي‌شود. اما اين مکانيسم تنها تحت شرايط بالستيک (پرتابي) مشاهده مي‌شود. آنها همچنين نتيجه گرفتند که جابه‌جايي‌هاي جزئي درون نانوساختار اين ماده نيز موجب افزايش استحکام آن مي‌شود؛ اين مورد نيز تنها در حالت فشردگي سريع اتفاق مي‌افتد.
زماني که پوسته صدف در معرض ضربه ناگهاني يک شکارچي قرار مي‌گيرد، نانوذرات تشکيل‌دهنده آن با يکديگر همکاري کرده و با جذب انرژي ضربه، مقاومت آن را به بيشترين مقدار خود مي‌رسانند.
جزئيات اين کار در مجله Scientific Reports منتشر شده است.
nano.ir