ساختار‌های فومی با پوشش‌دهی نانو جای استخوان‌های مصنوعی را می‌گیرند

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، استخوان یکی از ترکیبات جالب در طبیعت است که در عین استحکام بالا، وزن بسیار کمی دارد. دلیل این امر، پوسته‌ای مستحکم است که از ساختار درونی متخلخل و شبکه‌ای محافظت می‌کند. شبیه‌سازی این ساختار بسیار پیچیده و گرانقیمت است و در حال حاضر بسیاری از ساختار‌های فوم و اسفنجی که ساخته شده از استحکام کمی برخوردار بوده و دامنه کاربرد آن‌ها بسیار محدود است.

استفان دیبلز و آنا جونگ از دانشگاه سارلند موفق به ساخت فوم‌های فلزی مستحکمی شدند که می‌تواند کاربرد‌هایی نظیر استخوان داشته باشد. این ساختار با استفاده از روش پتنت شده‌ای نانوپوشش‌دهی شده که در نهایت منجر به تولید فوم متخلخل بسیار پایدار و سبک شده‌است. در این ساختار از شبکه‌ای آلومینیومی یا پلیمری استفاده می‌شود. پلیمر مورد نظر این گروه، پلی اورتان است که قیمت کمی دارد. روی سطح این پلیمر نانوپوششی از جنس فلز داده می‌شود که استحکام ساختار را افزایش می‌دهد. این ساختار قادر است موج‌ها و شوک‌های حاصل از انفجار را جذب کند در نتیجه اثرات این شوک یا موج خنثی شود.

محققان این پروژه شرکتی به نام مک پنتر متریالز (Mac Panther Materials) برای تجاری‌سازی این فناوری تاسیس کرده‌اند، این شرکت به دنبال استفاده از این فناوری در حوزه‌های مختلف است. این ماده قابلیت استفاده در حوزه کاتالیست را نیز دارا است.

برای پوشش‌دهی معمولا از آبکاری استفاده می‌شود، اما این روش چالش ایجاد پوشش یکنواخت در تمام سطح محصول را دارد؛ برای حل این مشکل محققان روش پتنت‌شده‌ای ابداع کردند که می‌تواند پوشش نانوبلوری یکنواختی روی سطح شبکه ایجاد کند. نتایج مشخصه‌یابی‌های این گروه نشان داد که با این روش می‌توان نانوپوششی بسیار نازک روی سطح فوم ایجاد کرد. با تغییر ساختار شیمیایی، ضخامت و ابعاد حفره، این گروه می‌توانند نیاز‌های کاربردی محصول را تامین کنند. برای مثال، استفاده از پوشش نیکل موجب افزایش استحکام، استفاده از مس موجب افزایش هدایت الکتریکی و استفاده از نقره باعث ایجاد خواص آنتی‌باکتریال در محصول نهایی می‌شود.