پوشش نانویی گرافن؛ نظارت هوشمند سازه‌ها

محققان دانشگاه شمال‌شرقی چین، پوشش اسپری نانومرکب پلی‌اوره‌ای تقویت‌شده با نانوصفحات گرافنی عملکردی را توسعه داده‌اند که امکان نظارت دقیق و پایدار بر سلامت سازه‌ها در محیط‌های دشوار و صنعتی را فراهم می‌کند.

کد خبر: ۱۳۶۷۹۹۷

سه‌شنبه - ۲۱ بهمن ۱۴۰۴ / February 10, 2026

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان شرکت Shenyang Jusheng New Material Technology، آزمایشگاه Medical Image Computing، دانشگاه Shenyang Aerospace و دانشگاه New South Wales استرالیا دریافتند که این فناوری مقیاس‌پذیر، پلی‌اوره‌ای دو جزئی را با نانوصفحات گرافنی با اتصال کووالانسی ترکیب کرده و شبکه هدایت‌کننده‌ای پایدار ایجاد می‌کند که مقاومت مکانیکی بالا، پایداری طولانی‌مدت و توانایی حسگری بلادرنگ را همزمان ارائه می‌دهد.

پروفسور Qingshi Meng از دانشگاه Shenyang Aerospace، نویسنده مسئول مطالعه، توضیح داد: «کار ما پوشش اسپری‌شونده نانومرکب پلی‌اوره‌ای ارائه می‌دهد که نانوصفحات گرافنی عملکردی به‌صورت کووالانسی در آن جای گرفته‌اند. این ساختار علاوه بر قابلیت پردازش آسان برای استفاده صنعتی، مقاومت در برابر شرایط محیطی و پایدارسازی شبکه هدایت‌کننده، امکان حسگری مقاوم و دقیق را فراهم می‌کند.»

در این مطالعه، نانوصفحات گرافنی با تریمر Hexamethylene diisocyanate (HT‑GNPs) به ماتریس پلی‌اوره‌ای سریع‌سخت‌شونده اضافه شده‌اند. عملکرد کووالانسی این صفحات، پراکندگی یکنواخت آنها و یکپارچگی شیمیایی با شبکه پلیمر در حین پخت اسپری را ممکن می‌کند. این «لنگر مولکولی» باعث تقویت ریزساختار هیدروژنی و ایجاد مسیر هدایت‌کننده پایدار حتی در مراحل ژل‌زایی سریع می‌شود.

پوشش حاصل عملکرد مکانیکی قابل‌توجهی از خود نشان می‌دهد: مقاومت کششی ۴۳٫۴ MPa و کرنش شکست ۷۰۷.۸ درصد در ۰.۱ درصد حجمی HT‑GNPs. فرموله‌سازی بهینه ۲ درصد حجمی، عملکرد متعادل با ضریب حساسیت ۸.۴ برای کرنش ۰–۲۳۵ درصد و ۱۶.۰ برای کرنش بیش از ۲۳۵ درصد، پاسخ سریع ۸۸ میلی‌ثانیه و بازیابی ۹۲ میلی‌ثانیه، چسبندگی قوی به زیرلایه‌های مختلف و پایداری طولانی‌مدت پس از آزمایش‌های رطوبت-حرارت، اسپری نمک و تابش UV ارائه می‌دهد. آنالیز الکتروشیمیایی نیز مقاومت عالی در برابر خوردگی را تأیید می‌کند.

پروفسور Meng افزود: «پوشش‌های حسگر کرنش تا پیش از این همواره با محدودیت‌هایی از جمله سهولت پردازش اسپری، مقاومت طولانی‌مدت در برابر شرایط محیطی و عملکرد الکترومکانیکی مطمئن مواجه بودند. ما نشان دادیم که با استفاده از نانوصفحات گرافنی کووالانسی، می‌توان همه این الزامات را همزمان برآورده کرد.»

نویسندگان این مطالعه تأکید کردند که ترکیب مهندسی مولکولی سطحی با فرآیند اسپری مقیاس‌پذیر، مسیر قدرتمندی برای توسعه پوشش‌های حسگر چندمنظوره، مقاوم و یکپارچه با گرافن ایجاد می‌کند. تیم تحقیقاتی نتیجه‌گیری کرد: «امیدواریم نتایج ما موجب گسترش استفاده از نانوپرکننده‌های مهندسی‌شده برای تولید پوشش‌های بادوام و چندمنظوره برای نظارت بر سلامت سازه‌ها و خودرو‌ها شود.»