تولید شیشه نشکن جدید با الهام از صدف نرم‌تنان!

طبیعت و صدف نرم‌تنان منبع الهام ساخت این نوع شیشه بوده و در نهایت، دانشمندان در دانشگاه مک‌گیل موفق به توسعه کامپوزیت شیشه و اکریلیک جدید شدند.

عصر ایران - پژوهش‌گران دانشگاه مک‌گیل قوی‌ترین و سخت‌ترین شیشه ای را که تاکنون معرفی شده ساخته‌اند. با الهام از صدف نرم‌تنان. این شیشه هنگام ضربه خوردن نمی‌شکند و بیشتر شبیه به پلاستیک عمل می‌کند.

این ماده زمانی که از نظر تجاری به محصولی مقرون به صرفه تبدیل شود می‌تواند برای مصارف مختلفی از جمله بهبود نمایش‌گر تلفن‌های همراه استفاده شود.

جالب اینجاست که این می‌تواند نمونه ای از بازکشف یک فناوری قدیمی در علم مدرن باشد. چرا که ظاهرا، در دوران تیبریوس، امپراتور روم، شکلی از شیشه‌ای انعطاف‌پذیر وجود داشته و یک شیشه‌ساز ظرفی ساخته شده از این ماده را نزد امپراتور می برد.

طبق روایات تاریخی، زمانی که ظرف از نظر استحکام آزمایش می‌شود، به جای آن که شکسته و به چند تکه تبدیل شود، دچار تورفتگی می‌شود. مخترع این ماده خود را تنها کسی که از چگونگی ساخت آن مطلع است، عنوان می‌کند. تیبریوس اما این مرد را به خاطر هراس از با ارزش‌تر بودن این ماده نسبت به طلا و نقره و کاهش ارزش آنها اعدام می‌کند!

حالا آلن ارلیچر، دانش‌یار دپارتمان مهندسیِ زیستی در دانشگاه مک‌گیل خوشحال است که نوآوری آنها به اعدام کسی منجر نشده است.

تقویت شیشه با الهام از طبیعت

در حال حاضر، تنها روش برای مقاوم سازی شیشه حرارت دادن یا لمینت کردن آن است. در شرایطی که این م‌تواند شیشه را تقویت کند، اما فرآیندهای مورد استفاده پر هزینه هستند و هنگام آسیب دیدگی هیچ استحکام ساختاری اضافی وجود ندارد.

به گفته پژوهشگران دانشگاه مک‌گیل، تا به امروز بین استحکام، سختی و شفافیت شیشه یک رابطه بده‌بستان وجود داشته است. اما ماده جدید نه تنها سه برابر قوی‌تر از شیشه عادی است، بلکه بیش از پنج برابر در برابر ترک خوردگی مقاوم‌تر است.

به گفته ارلیچر، طبیعت استاد طراحی است. مطالعه ساختار مواد بیولوژیکی و درک نحوه کارکرد آنها الهام بخش است و گاهی اوقات به ارائه طرح هایی برای مواد جدید منتج می شود. صدف نرمتنان انتخابی عالی برای الهام گرفتن محسوب می شود زیرا در نوع خود ماده ای بسیار سخت است.

به طور شگفت انگیزی، صدف نرم‌تنان دارای استحکام یک ماده سخت و دوام یک ماده نرم است که بهترین وجه از دو دنیا را به آن می دهد.

صدف نرم‌تنان از تکه های سفت ماده ای گچ مانند ساخته شده است که با پروتئین‌هایی نرم که بسیار کشسان هستند، لایه بندی می شود. این ساختار استحکام جالب توجه ای را ایجاد می کند.

با بررسی دقیق معماری صدف نرم‌تنان، پژوهش‌گران با استفاده از ذرات شیشه ای و اکریلیک قادر به تکرار آن در شیشه بودند. این ساختار به شکل‌گیری ماده‌ای فوق‌العاده قوی و در عین حال مات منجر شد که از نظر تئوری تولید انبوه آن می‌تواند به صورت سریع و ارزان صورت بگیرد.

برای این که شیشه سخت به واقع جایگزینی برای شیشه عادی باشد، ماده باید شفاف یا حداقل نیمه شفاف باشد.

به گفته علی امینی، پژوهشگر فوق دکترا در دانشگاه مک‌گیل، با میزان سازی ضریب شکست اکریلیک، ما این ماده را به خوبی با شیشه ترکیب کرده تا یک کامپوزیت شفاف ایجاد شود. تیم پژوهشی امیدوار است این شیشه سخت را با استفاده از فناوری هوشمند که به آن اجازه می دهد ویژگی های خود مانند رنگ، مکانیک ها و رسانایی را تغییر دهد، بهبود ببخشد.

ترجمه: محمدمهدی حیدرپور

بیشتر بخوانید: