برای استفاده در صنایع؛

با مواد فلزی بال‌های جیرجیرک را شبیه‌سازی کنید

محققان با استفاده از مواد پلیمری و فیزیکی ساختار بال‌های جیرجیرک دشتی را برای استفاده در صنایع مختلف شبیه‌سازی کردند.

کد خبر: ۸۸۵۹۷۴

پنجشنبه - ۰۸ آبان ۱۳۹۹ / October 29, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، یک گروه متشکل از چندین رشته که خواص فیزیکی و شیمیایی بال حشرات را بررسی می‌کنند توانایی بازتولید نانوساختار‌هایی که به بال‌های جیرجیرک دشتی (زنجره) کمک می‌کند تا آب را دفع کرده و از استقرار باکتری‌ها در سطح جلوگیری کند را نشان دادند. تکنیک جدید اقتصادی و ساده است و محققان معتقدند که به ساخت مواد ضدآب با تکنولوژی پیشرفته در آینده کمک می‌کند.

گروه تحقیقاتی برای ساخت الگویی از نانوساختار‌های ستونی شکل پیچیده، روی بال‌های زنجره‌های نواحی مرکزی ایالات متحده، از نسخه ساده فرآیند ساخت لیتوگرافی چاپ نانو، استفاده کردند.

ماریان آلین، استاد حشره‌شناسی دانشگاه ایلینوی گفت: «ما کار با بال‌های نوع خاصی از زنجره‌ها را انتخاب کردیم، زیرا کار‌های قبلی ما نشان می‌دهد که چگونه نانوساختار‌های پیچیده روی بال‌های آن‌ها یک توانایی برجسته برای دفع آب، ایجاد می‌کند. این خاصیت بسیار مطلوبی است و در بسیاری از برنامه‌های مهندسی مواد مفید خواهد بود.»

محققان بیان کردند که لیتوگرافی چاپ نانو جدید نیست، اما می‌تواند کارساز و در حین حال گران باشد. برخی از رویکرد‌ها از مواد سمی استفاده می‌کنند که می‌توانند به جسم اصلی کپی‌شده آسیب بزنند. برخی دیگر به دمای بالا نیاز دارند که با نمونه‌های بیولوژیکی مانند گیاهان یا حشرات سازگار نیست.

دونالد کروپک استاد دانشکده علوم و مهندسی گفت: «روند ما اجازه می‌دهد این کار را در یک آزمایشگاه آزاد و در دمای اتاق و فشار جو انجام دهیم. ما از لاک ناخن و الکل استفاده می‌کنیم که هیچ صدمه‌ای به نانوساختار‌های بال ظریف وارد نمی‌کند.»

آلین گفت: «یافتن فرمول مناسب برای لاک ناخن آسان نبود، زیرا ما ترکیبی می‌خواستم که هنگام برداشتن الگو کشیده نشده و پیچ و تاب نخورد.»

در مراحل نهایی، می‌توان الگو را با پلیمر یا فلز پوشانده و آن را در محلول قرار داد که تنها ساختار فلزی یا پلیمری باقی بماند. محققان نشان دادند که این روش با رسوب فیزیکی بخار و رسوب الکتروشیمیایی فلز، اکسید یا سرامیک‌ها به اندازه رسوب شیمیایی بخار و پوشش نرم‌تری مانند پلیمر، سازگار است.

محققان برای نشان دادن تطبیق‌پذیری این روش جدید از موادی مانند فلز مس و پلیمر آلی قابل انعطاف بر پایه سیلیکون به نام پلی‌دی‌متیل سیلوکسان (PDMS) استفاده کردند.

آلین بیان کرد: «خاصیت ضدمیکروبی مس برای ما جالب بود و تحقیقات گذشته ما نشان می‌داد که برخی گونه‌های زنجره روی بال‌هایشان خواص ضد میکروبی نشان می‌دهند. ما نمی‌دانیم که مواد شیمیایی موجود در سطح بال ساختار‌های نانو فیزیکی یا ترکیبی از شیمی و توپوگرافی هستند که باعث تولید فعالیت ضدباکتری می‌شوند، اما توانایی تولید مواد با شیمی و ساختار‌های مختلف به ما کمک می‌کند تا به این پرسش اساسی پاسخ دهیم. این روش ساخت ساده جدید درنهایت به ما در طراحی مواد مهندسی چند منظوره کمک خواهد کرد.»