با الهام از شبپرهها انجام شد
ساخت پارچه مقاوم به اشعه ایکس
آرزو کیهان
گروه علم و فناوری
دانشمندان با الهام از ساختار طبیعی چشم شبپرهها، در حال توسعه نسل تازهای از لباسها و تجهیزات محافظ در برابر پرتو اشعه ایکس هستند؛ تجهیزاتی که علاوه بر سبکی و انعطافپذیری، میتوانند با تشخیص بموقع تشعشع، به کاربر هشدار دهند. این پارچه نوآورانه علاوه بر ایفای نقش بهعنوان حسگر تشعشع، میتواند بیش از ۹۹درصد تشعشعات پرتو ایکس را مسدود کند.
یک پارچه و دو قابلیت
«هوان پانگ»، استاد دانشگاه یانگژو چین، در اینباره میگوید:«از این فناوری میتوان در حوزههای مختلف، از پایش ایمنی در تصویربرداریهای پزشکی گرفته تا اکتشافات زیرزمینی و واکنش به شرایط اضطراری هستهای بهره گرفت. لباسهای متداول محافظ در برابر پرتو ایکس معمولاً از مواد سربی ساخته میشوند که اگرچه کارآیی حفاظتی بالای ۹۹ درصد دارند اما اغلب به دلیل سنگین بودن، چندان راحت نیستند، در حالی که لباسهای ساخته شده با این پارچههای نوآورانه، سبکتر و از لحاظ اقتصادی هم مقرون به صرفهتر هستند. این اولین پارچهای است که هر دو قابلیت انعطافپذیری و هشدار بموقع را در یک ماده واحد ترکیب میکند و نیاز حوزههای پزشکی و صنعتی را برآورده میسازد.
اما چرا ساختار چشم شبپره برای محافظت ایدهآل است؟ چشم شبپرهها پوشیده از برجستگیهای بسیار ریز میکروسکوپی با عرض چند نانومتر است. از آنجا که اندازه این برجستگیها از طول موج نور مرئی کوچکتر است، بازتاب نور ورودی را کاهش میدهد و به شبپرهها و حشرات مشابه، امکان میدهد در تاریکی بهتر ببینند. این ویژگی طبیعی، پیشتر الهامبخش تولید پوششهای ضدانعکاس شده بود که در شیشهها، پنلهای خورشیدی و حتی لنزهای تماسی استفاده میشدند. «پانگ» و تیم پژوهشی او، این ایده را یک گام فراتر بردند و با شبیهسازی ساختار چشم شبپره، مادهای انعطافپذیر، شفاف، مقاوم و پایدار در شرایط سخت محیطی طراحی و تولید کردند. آشکارسازهای تجاری پرتو معمولاً علاوه بر قیمت بالا، به منبع تغذیه خارجی هم نیاز دارند و از سوی دیگر، توان تشخیص دوزهای پایین تشعشع را ندارند. اما این تیم سراغ مادهای رفتند که وقتی توسط پرتوهای یونیزهکننده تحریک میشود، حتی در مواجهه با مقادیر اندک تشعشع، سوسو میزند؛ مادهای که البته بسیار سخت و شکننده است و به سختی میتوان از آنها در پارچهها استفاده کرد.
مقابله با چالشهای یک طرح
پژوهشگران برای حل این مشکل هم از عناصر نادر خاکی استفاده کردند که در اثر تابش دوزهای پایین پرتو ایکس، نور سبز ساطع میکند. اما این ماده به تنهایی نسبت به رطوبت و نور حساس است و ساختاری سخت و شکننده دارد. برای رفع این محدودیتها، تیم تحقیقاتی، نانوکرههای سیلیسی ساخت که به صورت پوشش، ذرات پودری این ماده را دربرگرفتند. وقتی این نانوذرات به طور تخت روی یک پایه پلاستیکی قرار گرفتند، ساختاری مشابه سطح چشم شبپره ایجاد شد. نتیجه، فیلمی انعطافپذیر بود که میتواند ۹۹٫۸ درصد پرتو ایکس را مسدود کند؛ این عملکرد با یک ورق سربی به ضخامت ۰٫۳۵ میلیمتر برابری میکند.
این پارچه جدید، در برابر آب، اسیدها و بازها مقاوم است و حتی در شرایط محیطی خشن نیز بدون افت کارآیی، پایدار میماند. نکته قابل توجه آن است که این ماده پس از مواجهه با تشعشع، میتواند تا ۲۰ ساعت بدرخشد و امکان شناسایی نشتهای پرتو را حتی مدتها پس از آغاز آن، فراهم میکند.
