مادهی زیستی جدید، قوی‌تر از فولاد و تار عنکبوت است.
مجله علمی ایلیاد - گروهی متشکل از محققان بین‌المللی، مادهی جدید زیست تخریب‌پذیری را تولید کرده‌اند که از فولاد و حتی تار عنکبوت نیز قوی‌تر است. نتایج این مقاله در مجله‌ی ACS Nano منتشر شد. این مادهی جدید از نانوفیبرهای سلولزی «CNFs» ساخته شده که بلوک‌های ضروری ساختار چوب و دیگر گیاهان را تشکیل می‌دهند.
«دانیل سدبرگ»، یکی از دانشمندان متخصص در این عرصه از موسسه‌ی فناوری استکهلم سوئد، در این باره می‌گوید: «ما با موفقیت توانستیم مشخصات مکانیکی منحصربه‌فرد CNFها را به مادهی سبک‌وزنی در مقیاس میکروسکوپی تبدیل کنیم و لذا این ماده می‌تواند به عنوان مادهی سازگار با محیط‌زیست به جای پلاستیک به کار گرفته شده در هواپیما، اتومبیل، مبلمان و سایر محصولات استفاده شود. این مادهی جدید حتی پتانسیل لازم برای تبدیل شدن به روش درمان زیستی را دارا است، زیرا سلولز توسط بدن انسان پس زده نمی‌شود.» دکتر سدبرگ و همکارانش کار خود را با نانوفیبرهای سلولز در دسترس که فقط دارای قطر ۲ تا ۵ نانومتر و طول کمتر از ۷۰۰ نانومتر هستند، آغاز کردند.
نانو فیبرها در آب، خیس شده و به کانال کوچکی، با عرض ۱ میلی‌متر وارد شده و همانند فولاد سخت شدند. از طریق دو جفت جریان عمودی داخلی، آب و آب دیونیزه شده‌ی اضافی با pH پایین از اطراف، وارد کانال شدند و جریان نانوفیبرها را به هم فشرده کرده و سبب تسریع فرآیند شدند. این فرآیند که «تمرکز هیدرودینامیک» نامیده شده، کمک می‌کند تا بتوان نانو فیبرها را در جهت درست ردیف کرد و لذا بتوان آن‌ها را در مقیاس ماکروسکوپی، به خوبی بسته‌بندی کرد.
بدون اینکه به چسب یا هر مادهی دیگری نیاز باشد، نانوفیبرها به وسیله‌ی نیروهای فوق مولکولی بین خود، مثل نیروهای الکترواستاتیک موجود در شکل رشته‌های ماکروسکوپی به شدت به یکدیگر می‌چسبند. برای بهینه‌سازی این فرآیند، محققان از «منبع نور پرتوی ایکس پترا III» موجود در سنکروترون الکترون آلمان استفاده کردند.
دکتر «استیون روث» از سنکروترون الکترون آلمان در این باره توضیح داد: «اشعه‌ی ایکس به ما اجازه می‌دهد که ساختار دقیق رشته‌ها را در هنگامی که به صورت ساختار مادی شکل می‌گیرند و همچنین نظم سلسله مراتبی موجود در CNFهای فوق‌العاده قوی را تجزیه و تحلیل کنیم. در نهایت ما توانستیم رشته‌هایی را تولید کنیم که ۱۵ میکرومتر ضخامت و چندین متر طول داشتند. اندازه‌گیری‌ها سختی کششی ۸۶ گیگا پاسکال و استحکام کششی ۱.۵۷ گیگا پاسکال را برای این مادهی استثنایی نشان دادند.
دکتر سیدبرگ گفت: «نانوفیبرهای سلولزی زیستی ساخته شده در اینجا ۸ برابر سخت‌تر هستند و دارای نقاط قوت بالاتری از الیاف تار طبیعی عنکبوت هستند. اگر شما به دنبال ماده‌ای بیولوژیکی هستید، هیچ چیز نمی‌تواند با این ماده قابل قیاس باشد. چرا که این ماده، از فولاد و سایر فلزات و یا آلیاژها و همچنین فیبرهای شیشه‌ای و سایر مواد مصنوعی نیز قوی‌تر است.»
نوشته: SciNews
ترجمه: سهیلا دوست‌پژوه - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: سهیلا دوست‌پژوه - مجله علمی ایلیاد