امروزه الیاف تقریباً در هر صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند و می توان آنها را در هوافضا، ورزش، انرژی و مراقبت های بهداشتی یافت. در نتیجه، دانشمندان مدت‌هاست که روی ایجاد الیاف قوی‌تر و بهتر کار می‌کنند.
اخیراً محققان دردانشگاه روآندر ایالات متحده تلاش می شود تا قوی ترین الیاف پلیمری ایجاد شود. دکتر وینس بیچلی، رهبر این پروژه، گفت که تیم آنها امیدوار است که یک "فیلم فوق العاده" در مقیاس بزرگ ایجاد کند. این الیاف در زمینه های مختلف برای استحکام بیشتر محصولات استفاده خواهد شد.
گزارش شده است که تیم بیچلی اخیراً کمک هزینه ای به مبلغ 523 دلار آمریکا،000 (حدود 3.34 میلیون یوان) از بنیاد ملی علوم ایالات متحده دریافت کرده است که در سه سال آینده برای تحقیقات و بهبود فناوری استفاده خواهد شد. این تیم اولین گروهی است که به طور سیستماتیک اثرات گرما، دما و نیروهای کششی مختلف را بر روی الیاف خاص مطالعه می کند. آنها سپس آزمایش های گسترده ای انجام می دهند و مدل های ریاضی ایجاد می کنند.
لیزرهای ظریف تر، فیبرهای قوی تر
در واقع، در ابتدا، مت، دستیار پژوهشی دانشگاه روآن بود که ایده استفاده از لیزر را برای گرم کردن نانوالیاف فوق نازک پروژه، که حدود 1/200 عرض موی انسان است، مطرح کرد. دکتر بیچلی به یاد می آورد: «مت همچنین یک دستگاه گرمایش لیزری را مونتاژ کرد و داده های اولیه مورد نیاز برای بودجه تحقیقاتی را جمع آوری کرد.
گرمای پرتو لیزر باعث انعطاف پذیری نانوالیاف می شود به طوری که الیاف می توانند کشیده شوند و مولکول های آنها به صورت زنجیره ای مرتب شوند. سپس محققان باید به سرعت الیاف را خنک کنند تا مولکول ها در جای خود قفل شوند و الیاف بسیار ریز تقویت شوند. رشته ها بر این اساس، محققان بر این باورند که نانوالیاف می‌توانند قوی‌تر از الیاف ضخیم‌تر باشند، زیرا نسبت سطح به حجم بالای آنها امکان گرمایش و سرمایش سریع‌تر را فراهم می‌کند.
در آزمایش های قبلی، محققان از عناصر گرم کننده یا حلال ها برای نرم کردن الیاف استفاده کردند. ظرافت عملیات و سرعت شکستن فیبر رضایت بخش نبود، اما فناوری لیزر می تواند این کاستی ها را دور بزند - بر اساس دقت لیزر، محققان می توانند به سرعت در هر فیبر اسکن کنند و به طور متوالی یک میلی متر یا بیشتر از آن را گرم و سرد کنند. فیبر، شکستگی تا حد زیادی کاهش یافت.
نوآورتر از نوآورانه
علاوه بر فناوری‌های ذکر شده، محققان نتیجه تحقیقاتی دیگری را نیز با پتانسیل توسعه بالا به کار خواهند برد - سیستم مسیری که در نهایت پس از ده سال تحقیق و توسعه و بهبود دکتر بیچلی شکل گرفت. سیستم مسیر، که کمی شبیه اتوماسیون یک ماشین بافندگی است، هر فیبر را نگه می‌دارد، حرکت می‌دهد و دراز می‌کند زیرا لیزر بخش به بخش بسته را گرم می‌کند.
پروفسور بیچلی کاملاً به سیستم مداری افتخار می کند و می گوید: "ما حتی می توانیم هزاران فیبر نوری را با یک منبع لیزر واحد در یک دقیقه پردازش کنیم." این بدان معنی است که بسیاری از انواع الیاف از جمله نایلون، پلی استر و غیره، پلی اتیلن و کربن را می توان همزمان طراحی کرد. دکتر بیچلی در حال حاضر روی فیبر پلی لاکتیک اسید (PLA) زیست تخریب پذیر برای استفاده در پزشکی کار می کند که اگر تقویت شود، به جذب و آزادسازی داروها در بدن کمک می کند.
من معتقدم که به برکتتکنولوژی لیزر، بدنه کوچک فیبر همچنان انرژی زیادی آزاد می کند!
