ریزتورینه فلزی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

ریزتورینه فلزی (به انگلیسی: Metallic microlattice) ماده‌ای هندایشی* ، فلزی و پوک است، که از فوم فلزی فراسبک ساخته شده است.[۱] سازندگانش آنرا «سبک‌ترین ماده ساختاری» شناخته شده، یعنی با چگالی‌ای تا ۰/۹ mg/cm3 دانسته‌اند.[۱] آن توسط گروهی از دانشمندان آزمایشگاههای اچ‌آر‌ال با همکاری پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، ارواین و موسسه فناوری کالیفرنیا ساخته و برای نخستین بار در نوامبر ۲۰۱۱ میلادی اعلام شده است. پیش‌نمونه‌های این ریزتورینه از آلیاژ نیکل-فسفر ساخته شده بود.[۱]

هندایش[ویرایش]

برای فراوری ریزتورینه فلزی در ابتدا قالبی بَسپاری با استفاده از تکنیکی برپایه‌ی دیسش موج‌بر خودتوچنده* آماده می‌گردد.[۲][۳] روشهای دیگری نیز برای ساختن قالب ذکر شده است.[۴] در طی فرایند، نور فرابنفش از ماسکی سوراخدار بدرون انباری از صمغی که توسط پرتو فرابنفش سخت می‌گردد، گذرانده می‌شود. زمانی که صمغ موجود در زیر سوراخهای ماسک در حال سخت شدن باشد، نور همانند کارکرد فیبرهای نوری بدام می‌افتد و فیبری بسپاری در طول مسیر نور تشکیل میگردد. سپس با استفاده از تابه‌های* چندگانه نور، فیبرها بهم پیوسته، تورینه ای را شکل می‌دهند. فرایند همانند لیتوگرافی نوری* است که در آن ماسکی دو بعدی برای مشخص کردن ساختار قالب آغازین استفاده میشود، بجز اینکه، نرخ دیسش* در اینجا خیلی تندتر است. شکل‌گیری یک ساختار کامل درعمل استریولیتوگرافی* ممکن است ساعتها طول بکشد، ولی فرایند موج‌بر خودفرم‌گیرنده، قالبها را در عرض ۱۰-۱۰۰ ثانیه شکل می‌دهد. به این ترتیب فرایند باعث ایجاد مقیاس‌پذیر و سریع تورینه‌ای سه بعدی، بزرگ و خود‌ایستا* میگردد. پس از آن، این قالب با لا‌یه‌ای نازک از فلز با روش آبکاری بی‌برق نیکل* پوشانده می‌شود و قالب با اسید‌کاری زددوده میگردد و در نتیجه، یک ساختار فلزی پوک، متناوب و خودایستا را به‌جا میگذارد. در گزارش اصلی از نیکل به عنوان ماده سازنده نام برده شده است. به علت فرایند آبکاری، ۷ درصد ماده از اتمهای فسفر ِ والوده* تشکیل میشود و هیچ ته‌نشستی* ندارد.[۴]

ویژگیها[ویرایش]

ریزتورینه فلزی از شبکه‌ای از استرات‌های* تو‌خالی اندر-هابنده* تشکیل شده است. در کم‌چگال‌ترین نمونه‌ی ریزتورینه‌ای که گزارش‌ شده، هر استرات‌ دارای ۱۰۰ میکرومتر قطر است با دیواری به کلفتی ۱۰۰ نانو‌متر. ساختار کامل شده از لحاظ حجمی از ۹۹/۹۹ درصد هوا تشکیل شده است.[۱] طبق قرارداد جرم هوا هنگام محاسبه چگالی ریزتورینه نادیده گرفته میشود.[۴] ولی اگر جرم هوای درون شبکه‌ای منظور گردد، چگالی واقعی ساختار نزدیک به ۲/۱ mg/cm3 (۲/۱ kg/m3) است، که تنها حدودا ۱/۷۶ برابر چگالی هوا در ۲۵ درجه سلسیوس دما می‌شود. گفته شده که این ماده، از استایروفوم ۱۰۰ برابر سبکتر است.[۵]

ریزتورینه فلزی با رکورد کنونی ۰/۹ mg/cm3 ، کمترین چگالی را در میان جامدهای تاکنون‌کشف‌شده دارد. رکورد پیشین از‌آن ِ هواژلهای سیلیکا بود با چگالی‌ای برابر با ۱/۰ mg/cm3. این ریزتورینه‌ها از دید مکانیکی مانند الاستومرها* رفتار می‌کنند و نزدیک به همه‌ی ریخت نخستین خود را پس از فشارشی* چشمگیر بازمی‌یابند.[۶] این موضوع باعث برتری قابل توجهی نسبت به هواژل‌های کنونی که موادی ترد* و شیشه‌مانند هستند، می‌گردد. افزون بر این، ویژگی الاستومری این ریزتورینه‌ها باعث جذب شـُک* موثری در آنان می‌شود. مدول یانگ E برای این ریزتورینه‌ها نسبت متفاوت E ~ ρ2 را با چگالی ρ نشان میدهد، یعنی در مقایسه با این نسبت در هواژل‌ها و فومهای نانولوله کربنی که به صورت E ~ ρ3 است.[۴]

کاربردها[ویرایش]

ریزتورینه فلزی را ممکن است بتوان به عنوان عایق‌های گرمایی و جاذب ارتعاش* بکار برد و به عنوان الکترودهای باتریها و پایه‌های‌ کاتالیزور* از آنها سود جست.[۴] افزون بر آن، توانایی ریزتورینه‌ها در بازگشت به حالت اصلی پس از فشارش، میتواند آنها را در دستگاههای فنرمانند ِ ذخیره انرژی سودمند کند.[۱]

پانوشت[ویرایش]

  • ^  synthetic
  • ^  self-propagating waveguide formation
  • ^  beams
  • ^  photolithography
  • ^  the rate of formation
  • ^  stereolithography
  • ^  free-standing
  • ^  electroless nickel plating
  • ^  dissolved
  • ^  precipitate
  • ^  struts
  • ^  interconnecting
  • ^  elastomers
  • ^  compression
  • ^  brittle
  • ^  shock absorption
  • ^  shock absorbers
  • ^  catalyst supports

منبع‌ها[ویرایش]

  • مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Metallic microlattice»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۱۴ اسفند ۱۳۹۰ خورشیدی).
  1. ۱٫۰ ۱٫۱ ۱٫۲ ۱٫۳ ۱٫۴ "Metallic microlattice 'lightest structure ever'". Chemistry World. 17 November 2011. Archived from the original on 21 November 2011. Retrieved 21 November 2011. 
  2. Jacobsen, A.J.; Barvosa-Carter, W.B.; Nutt, S. (2007). "Micro-scale Truss Structures formed from Self-Propagating Photopolymer Waveguides". Advanced Materials 19 (22): 3892–3896. DOI:10.1002/adma.200700797. 
  3. US patent 7382959, Alan J. Jacobsen, "Optically oriented three-dimensional polymer microstructures", assigned to HRL Laboratories, LLC 
  4. ۴٫۰ ۴٫۱ ۴٫۲ ۴٫۳ ۴٫۴ Schaedler, T. A.; Jacobsen, A. J.; Torrents, A.; Sorensen, A. E.; Lian, J.; Greer, J. R.; Valdevit, L.; Carter, W. B. (Received 25 July 2011, published 12 October 2011). "Ultralight Metallic Microlattices". Science 334 (6058): 962. Bibcode 2011Sci...334..962S. DOI:10.1126/science.1211649. 
  5. "World's 'lightest material' unveiled by US engineers". BBC News, 18 November 2011. Retrieved 2011-11-25.
  6. Stephen Shankland Breakthrough material is barely more than air. CNET. November 18, 2011

پیوند به بیرون[ویرایش]