|
فرایند جدیدی که توسط محققان دانشگاه ایلنویز توسعه یافته است، امکان
تولید ممتد ساختارهای نانومقیاس سه‌بعدی پیچیده، و نانوسیم‌های منفرد
با طول نامحدود را فراهم کرده است.
این فرایند که بر تبخیر سریع حلال از «جوهرهای» ساده مبتنی است، برای
تولید نانوالیاف مجزا، آرایه‌ای توده‌ای از نانوالیاف، و قرقره‌های
پیچیده پیوسته از نانوالیاف مورد استفاده قرار گرفته است. کاربردهای
بالقوه این فرایند شامل اتصالات قطعات الکترونیکی، داربست‌های
زیست‌سازگار، و شبکه‌های نانوسیالی است.
«مین فنگ یو» استاد علوم و مهندسی مکانیک و از اعضای موسسه Beckman
می‌گوید: «این فرایند شبیه نقاشی کردن با یک قلم خودنویس است؛ جوهر
بیرون آمده و خشک می‌شود (یا منجمد می‌شود). اما بر خلاف نقاشی با یک
قلم خودنویس، با استفاده از این فرایند می‌توانیم اشیا را در سه بعد
بکشیم».
یو به همراه دانشجویانش «ابیجیت سوریاوانشی» و «جی هو» این فرایند را
در مقاله‌ای که برای چاپ در مجله Advanced Materials پذیرفته شده است،
توصیف کرده‌اند.
این محققان برای استفاده از این فرایند از یک ظرف جوهر که به یک
میکروپیپیت شیشه‌ای متصل بود، استفاده کردند؛ این میکروپیپیت روزنه‌ای
به اندازه ۱۰۰ نانومتر دارد. این پیپت به یک بستر نزدیک می‌شود، تا
جایی که یک قطره هلالی میان این دو تشکیل شود. سپس با کشیده شدن آرام
میکروپیپت در راستای سطح، جوهر از ظرف به بیرون کشیده می‌شود. با تبخیر
حلال درون قطرات کوچک، ماده حل شده هسته‌زایی کرده و رسوب می‌کند.
دانشمندان تاکنون نانوالیاف مجزایی به قطر تقریبی ۲۵ نانومتر و طول ۲۰
میکرون ایجاد کرده‌اند؛ آنها همچنین نانوالیاف مستقیمی به قطر تقریبی
۱۰ نانومتر و طول ۱۶ میلیمتر (این طول فقط توسط محدوده حرکتی ابزاری که
میکروپیپت را حرکت می‌دهد، محدود می‌شود) تولید کرده‌اند.
محققان برای کشیدن نانوالیاف طولانی‌تر یک فرایند ریسندگی دقیق توسعه
داده‌اند که به طور همزمان نانوالیاف را کشیده و آن را روی یک قرقره با
قطر میلیمتری می‌پیچاند. یو و دانشجویانش با استفاده از این روش
مارپیچی از میکروالیاف پیچیدند. این میکروالیاف حدود ۸۵۰ نانومتر قطر و
۴۰ سانتی‌متر طول داشت. این محققان برای اثبات بیشتر کارایی این روش
(که ثبت اختراعی برای آن درخواست کرده‌اند) نانوالیافی از شکر،
هیدروکسید پتاسیم، و نقاط کوانتومی متراکم ایجاد کردند. یو می‌گوید با
وجودی که در حال حاضر این نانوالیاف از جوهرهای مبتنی بر آب تولید
می‌شوند، اما این روش به راحتی قابل گسترش به جوهرهایی است که با
حلال‌های فرار آلی تشکیل شده‌اند.
|
