ارائهی روش جدیدی برای مقابله با گرد و غبار، توسط دانشمند ایرانی
مجله علمی ایلیاد - محققین دانشگاه ییل با الهام گرفتن از پاهای مارمولک خانگی، روش جالبی برای مقابله با گرد و غبار اختراع کردهاند. ذرات ریز و بسیار ریز موجود در فضا که اکثر ما آن را گرد و غبار مینامیم، میتوانند مشکلات بزرگی برای مرمتگران آثار هنری، صنایع الکترونیک، مهندسین هوا و فضا و دیگر افراد ایجاد کنند. این نانوذرات میتوانند جلوی عملکرد موبایل را بگیرند و یا فراریت یک رنگ را از بین ببرند.
آزمایشگاه دینتیکایل واندرلیک دانشکدهی مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه ییل با استفاده از نیروی چسبهای ایستایی و الهام گرفتن از فلسفهی پاهای مارمولک خانگی، دستگاه مفیدی برای مقابله با گرد وغبار ساختهاند. نتایج این تحقیقات در مجلهی ACS Applied Materials and Interfaces به چاپ رسیده است. رهبر گروه نویسندگان این مقاله «هادی ایزدی»، دانشجوی فوق دکتری دانشگاه ییل بوده است.
زمانی که دانشگاه ییل آزمایشگاههای مرمت آثار هنری را برای حفظ میراث فرهنگی IPCH در محوطهی غربی ییل تأسیس کرد، با مشکل گرد و غبار در این فرآیند روبهرو شد و بدین ترتیب آزمایشگاه واندرلیک تمرکز خود را بر فیلمهای نازک و مشخصات سطوح معطوف کرد. واندرلیک میگوید که این گونه پروژهها از ویژگیهای بارز دانشگاه ییل است، جایی که همکاری بخشها و رشتههای مختلف مورد تشویق ویژهای قرار میگیرد. این پروژه بدون همکاری هنرمندان و مرمتگرانی که در IPCH کار میکردند به ثمر نمینشست.
تعدادی از مرمتگران آثار هنری در توسعهی این تکنولوژی با آزمایشگاه همکاری کردند. سیندی شوارز، دستیار مرمتگر نقاشی در گالری هنری دانشگاه ییل میگوید که گرد و غبار در مواجهه با نقاشیهای مدرن اکرلیک مشکل بسیار بزرگی به حساب میآید. وی میگوید: «نقاشیهای اکرلیک دارای پستی و بلندیهای فراوانی هستند و هر چیزی که بر روی سطح نقاشی قرار گیرد میتواند به حفرههای آن وارد شود و از درون، نقاشی را تخریب کند. تکنولوژی جدید میتواند این مشکل همیشگی را به نحو مطلوبی حل کند.»
اگر ذرات گرد وغبار، دارای اندازهای بزرگتر از ۱۰ میکرومتر باشند، برطرف کردن آن بدون دردسر با فشار هوا و یا نیتروژن انجام خواهد شد، ولی اگر ذرات گرد و غبار دارای اندازهای کمتر از ۱۰ میکرومتر باشند، برطرف کردن آنها بسیار مشکل خواهد شد. روشهای زیادی برای این کار وجود دارد، ولی هر روش معایب خاص خود را نیز دارا است. تمیز کردنِ «خیس»، یکی از این روشها است که قابلیت کمی در تمیز کردن دارد و امکان آسیب رسیدن به شیء نیز وجود دارد. در سالهای اخیر مرمتگران آثار هنری و متخصصین صنایع الکتریک از روشهای خشک برای رفع گرد و غبار استفاده میکنند. از مهمترین این روشها میتوان لیزر، میکرو ذرات ساینده و جت دیاکسیدکربن را نام برد. این روشها به خوبی، گرد و غبار را برطرف میکنند ولی به همان اندازهی روشهای خیس، میتوانند آسیبزا باشند.
روش مورد استفاده توسط محققین ییل، بسیار ساده است. در آزمایشگاه، ایزدی چیزی شبیه به یک صفحهی پلاستیکی معمولی را در هوا نگه داشته است. در واقع این ماده، پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS)، یک پلیمر الاستیک غیرچسبناک است. آنرا زیر میکروسکوپ قرار میدهد، میلیونها ستون نازک قابل مشاهده است. بسته به اندازهی گرد و غباری که میخواهید برطرف کنید، ستونها میتوانند قطری در حدود ۲ تا ۵۰ میکرومتر داشته باشند. ذرات درشتتر نیاز به ستونهای بزرگتر دارند.
ایزدی با سازههای فیبری و میکروستونها آشنایی کامل دارد. تحقیقات گذشتهی وی در این زمینه بوده است که چگونه مارمولک خانگی بدون هیچ تلاشی به دیوار میچسبد. وی مشخص کرده است که این موضوع به بارهای الکترواستاتیک و ستونهای میکروسکوپی موجود در کف پای مارمولک بستگی دارد. استفاده از این دانستهها در جهت برطرف کردن ذرات ریز گرد و غبار امکانپذیر به نظر میرسد. ایزدی میگوید: «وقتی که از گرد و غبار صحبت میکنید در واقع دربارهی بارهای الکترواستاتیک صحبت میکنید.»
سازههای میکروستونی استفاده شده در برطرف کردن گرد و غبارها، از میکروستونهای موجود در کف پای مارمولک که به نحوی طراحی شده است که نچسبد، متفاوت است. پلیمر PDMS کمترین فعل و انفعال را با مواد دارد، خواه آیفون باشد یا یک مجسمه. با این حال بار الکتریکی کافی برای بلند کردن گرد و غبار از روی سطوح را ایجاد میکند.
وقتی که یک صفحهی پلیمری با میکروستونهای به اندازهی مناسب آماده کردهاید، لازم است به سادگی پلیمر را روی سطح دارای گرد و غبار قرار دهید. ذراتی که تحت تأثیر پلیمر از جای خود بلند شدهاند به اطراف ستونها میچسبند. انجام آزمایش بر روی سطوح مختلف در آزمایشگاه نشان داده است که گرد و غبار سیلیس با این روش به طور کامل برطرف میشود و هیچگونه آسیبی نیز به صفحات وارد نمیشود. همکاران مکماهان در این مقاله، جان پارنل از دانشگاه آبردین و نایجل بلیمی از دانشگاه بروک بودهاند.
اگرچه ورود آزمایشگاه واندلیک به عرصهی حفظ آثار هنری جدیداً اتفاق افتاده است، ایزدی اذعان دارد که محققین زیادی میتوانند در فعالیتهای آزمایشگاه در این زمینه درگیر شوند. گرد و غبار چیزی در ابعاد نانو است و تعداد بسیار زیادی فیلمهای نازک و جالب، سطوح و بافتهای فیزیکی مرتبط با حفظ آثار هنری وجود دارد.
نوشته: ویلیام ویر
ترجمه: مجله علمی ایلیاد