گالن پلاستیکی
بطری پلاستیکی
درب پلاستیکی
دانشمندان به طور مداوم بر روی توسعه مواد قوی‌تر و بهتر برای صنایع مختلف تحقیق و آزمایش می‌کنند. تحقیقات نشان می‌دهد که ابریشم عنکبوت، الماس، گرافن و نانولوله‌ها از یک جهت قوی‌تر از فولاد هستند. اکنون انواع خاصی از پلاستیک‌ها به این لیست می‌پیوندند. در این مطلب به جدیدترین یافته‌های تحقیقاتی در زمینه پلاستیک می‌پردازیم.
این قدرت چگونه کشف شد؟
Koenraad Van Tonder، محققی در دانشگاه صنعتی دلفت، زمانی که متوجه شد نوع خاصی از گل لاله (Tulipa fortis) قدرت فوق‌العاده‌ای دارد، به موفقیت مهمی دست یافت، به طوری که حتی ضربه زدن به گل باعث آسیب کمی می‌شود. ون توند مشاهدات خود را به آزمایشگاه برد، جایی که او و تیمش روی رمزگشایی آرایش سلولی مشخصی کار کردند که در برگها یافتند. Van Tonder و تیم او یک الگوی منحصر به فرد را در ساختار سلولی برگها به همراه دو نوع جدید فیتوکمیکال کشف کردند که پیش‌بینی می‌کردند که در لاله‌ها هستند.
ون توند و تیمش با داشتن این دانش جدید، برگها را خشک کرده و قبل از افزودن اسید هیدروکلریک به پودر، آنها را پودر کردند. این مخلوط تحت حرارت و فشار بسیار زیاد قرار داده شد تا پلیمرهای مورد نظر تشکیل شود. ما متوجه شدیم که می‌توانیم ماتریس پلیمری لاله را به زنجیره‌های بلند تبدیل کنیم که سپس می‌توان آنها را به کابل تبدیل کرد.
در آزمایش کابل‌های پلاستیکی جدید، تیم از استحکام این ماده شگفت‌زده شد. با استفاده از یک کابل جدید به قطر ۱.۴ اینچ که به یک دکل قلاب شده بود، این ماده توانست یک پیانوی بزرگ را بلند کند. همچنین آنها دو کابل را به ماشین گره زدند و توانستند آن را بکسل کنند.
تحقیقات هنوز ادامه دارد، با این حال، نتایج Van Tonder و تیمش نشان می‌دهد کهمیتوان پلاستیک فوق‌العاده پایداری تولی کرد که، مقاوم در برابر آتش است و زمانی که در معرض تغییرات شدید دما قرار می‌گیرد، تغییر شکل نمی‌دهد. این پلاستیک قوی‌تر و سبک‌تر از فولاد است و به آن اجازه می‌دهد تا به اشکال پیچیده پردازش شود. Van Tonder و تیمش پیش‌بینی می‌کنند که این مواد صنعت ساختمان را متحول خواهد کرد. و همچنین انواع ظروف پلاستیکی مانند انواع بطری های پلاستیکی مقاوم را می توان به این صورت ساخت.
پلاستیک کنف
پلاستیک‌های تولید شده از مواد آلی سال هاست که مورد تحقیق قرار گرفته‌اند. در سال ۱۹۴۱، هنری فورد از پلاستیک کنف صنعتی برای ساخت ماشین استفاده کرد. این ماده حداقل ۲.۵ برابر قوی‌تر از فولاد است. او معتقد بود که پلاستیک مخلوط شده با الیاف کنف می‌تواند جان انسان‌ها را در تصادف نجات دهد. علاوه بر این، تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که این ماده کاملا زیست تخریب‌پذیر است.
در حال حاضر، پلاستیک‌های کنفی شروع به ورود در زندگی روزمره ما کرده‌اند، به طوری که شرکت‌های بزرگ خودروسازی مانند فورد، بی‌ام و و مرسدس بنز از پلاستیک قوی برای ساخت داشبورد و گاهی اوقات پانل‌های درب استفاده می‌کنند.
توسعه مواد پلاستیکی
برای سال‌ها مواد شفاف در فیلم‌های علمی تخیلی فقط دیده می‌شد. محققان دانشگاه میشیگان ممکن است آن را یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر کرده باشند. دانشمند با استفاده از نانوساختارهای بسیار قوی مانند نانولوله‌ها، نانومیله‌ها و نانوصفحات موجود در سطح میکرو شروع کرد و سپس چیزی بزرگتر و قابل استفاده با آن ساخت. آنها به زودی دریافتند که استحکام نانوساختارها به مواد بزرگتر منتقل نمی‌شود. محصول به دست آمده در مقایسه با قدرت نشان داده شده در مقیاس نانو همیشه سست به نظر می‌رسد. و روند تولید محصولاتی همچون گالن های پلاستیکی متحول می شود. در تصویر روبه رو تولید گالن پلاستیکی شرکت بهران در کارخانه ساپل را مشاهده می فرمایید.
با این حال، به نظر می‌رسد که دانشمندان با آنچه «اثر Velcro» می‌نامند، بر این مانع غلبه کرده اند. پلیمر و چسب جدیدی که آنها ایجاد کرده‌اند، یک سری پیوندهای هیدروژنی را بین لایه‌ها ایجاد می‌کند که اگر شکسته شوند، به سادگی دوباره به مکان‌های مجاور متصل می‌شوند.
برای رسیدن به این هدف، دانشمندان با بررسی یکی از قوی‌ترین مواد معدنی طبیعی شناخته شده برای بشر، یعنی مروارید شروع کردند. با نگاهی به ساختار مولکولی آن، متوجه شدند که چه چیزی در ساختار چند لایه آن قابل توجه است. آنها سپس این دانش جدید را در یک ماده پلاستیکی منحصربه‌فرد که سبک‌تر و قوی‌تر از فولاد است، اما ویژگی‌های شفاف را نیز نشان می‌دهد، وارد کردند.
برای ایجاد این ماده شگفت‌انگیز، محققان یک دستگاه سفارشی ساختند که به یک چرخ با قطر بزرگ مجهز شده بود. این چرخ حاوی چندین نانوصفحه بود که هر کدام دارای مواد کامپوزیت رسی متفاوتی بودند. یک تکه کوچک از شیشه بسیار نازک با نگه داشتن سطح چسب کار را آغاز می‌کند. چرخ طوری برنامه ریزی شده است که به طور مکرر بچرخد و مواد کامپوزیت خاک رس را در چسب فرو کند. سپس هر ماده پوشش داده شده با چسب قبل از ادامه، اجازه می‌یابد تا خشک شود.
در شروع فرآیند، هر لایه با یک ماده با بار منفی شروع می‌شود. هنگامی که در چسب فرو می‌رود و با آب شسته می‌شود، بار مثبت پیدا می‌کند و در نتیجه به آن اجازه می‌دهد لایه بعدی را برای اتصال جذب کند. این فرآیند ۳۰۰ بار انجام می‌شود و در نتیجه مواد پلاستیکی موفقی ایجاد می‌شود که حتی در مقیاس‌های ماکرو از فولاد قوی‌تر و سبک‌تر است.
سخن پایانی
پیشرفت‌های تکنولوژی همیشه تحت تاثیر توسعه مواد جدید بوده است. این پلاستیک‌های جدید به باز شدن درها برای فرصت‌های جدید در آینده کمک می‌کند و از توسعه بیشتر در علم مواد حمایت می‌کند.
