ساخت ظرفی که مانع آلوده شدن محتویات خود می‌شود

مهندسان دانشگاه رایس ظروفی ساخته‌اند که می‌تواند از تجمع ترکیبات آلی فرار (VOCs) بر روی سطوح اشیاء داخل ظرف جلوگیری کند.

این فناوری ذخیره‌سازی قابل حمل و ارزان به یک مشکل فراگیر در آزمایشگاه‌های تولید نانو مواد و علم مواد می‌پردازد. نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Mitigating Contamination with Nanostructure-Enabled Ultraclean Storage در نشریه Nano Letters منتشر شده است.

دانیل پرستون، نویسنده مقاله، استادیار دپارتمان مهندسی مکانیک ، گفت: «ترکیبات آلی فرار در هوایی که هر روز ما تنفس می‌کنیم وجود دارد. آنها به سطوح می‌چسبند و پوششی عمدتاً از کربن را تشکیل می‌دهند.»

ترکیبات آلی فرار مولکول‌های مبتنی بر کربن هستند که از بسیاری از محصولات رایج، از جمله مایعات تمیزکننده، رنگ‌ها، و لوازم اداری و صنایع دستی ساطع می‌شوند. آنها در داخل ساختمان در غلظت‌های بالا انباشته می‌شوند و لایه‌های نازک که بر روی سطوح می‌گذارند می‌توانند فرآیندهای نانوساخت صنعتی را مختل کنند، دقت کیت‌های تست میکروسیال را محدود کنند و دانشمندانی را که تحقیقات بنیادی روی سطوح انجام می‌دهند، سردرگم کنند.

برای رفع این مشکل، دکتر ژن لیو، به همراه پرستون نوع جدیدی از ظرف ذخیره‌سازی ابداع کردند که اشیا را تمیز نگه می‌دارد. آزمایش‌ها نشان داد که رویکرد آنها به طور مؤثری از آلودگی سطحی حداقل به مدت شش هفته جلوگیری می‌کند و حتی می‌تواند لایه‌های رسوب‌ یافته ترکیبات آلی فرار را از سطوح آلوده قبلی تمیز کند.

این فناوری بر یک دیوار بسیار تمیز در داخل ظرف متکی است. سطح دیوار داخلی با برجستگی‌ها و شکاف‌های ریز در اندازه‌های چند میلیونیم تا چند میلیاردیم متر پوشش یافته است. عیوب میکروسکوپی و نانوسکوپی مساحت سطح دیوار را افزایش می‌دهد و بیشتر اتم‌های فلزی آن را در اختیار ترکیبات آلی فرار داخل ظرف در هنگام بسته شدن درب ظرف، قرار می‌دهد.

لیو گفت: «نانوساختار موجود به دیواره داخلی ظرف اجازه می‌دهد تا به عنوان یک ماده قربانی‌شوند عمل کند. ترکیبات آلی فرار روی سطح دیواره کانتینر جذب می‌شوند، که این کار به سایر اشیاء ذخیره شده در داخل اجازه می‌دهد تمیز بمانند.»

او گفت که ایده استفاده از یک سطح بزرگ از پیش تمیز شده برای جمع آوری آلاینده‌ها ۵۰ سال پیش مطرح شد اما تا حد زیادی مورد توجه قرار نگرفت. او و همکارانش این ایده را با روش‌های مدرن تمیز کردن و بافت نانو بهبود بخشیدند. آنها از طریق یک سری آزمایشات نشان دادند که رویکرد آنها در جلوگیری جذب ترکیبات آلی فرار به سطوح مواد ذخیره شده، بهتر از سایر روش‌ها، عمل می‌کند.