کاربردهای متنوع میکروکره‌های متخلخل

اخیراً دانشمندانی از آزمایشگاه ملی ساوانا ریور دسته کاملاً جدید و منحصربه‌فردی از میکروکره‌های متخلخل را عرضه کرده‌اند. این مواد می‌توانند جریانی همانند آب داشته باشند و قابلیت پر شدن با کاتالیست‌ها و نانوساختارهای بیگانه را دارند، همچنین می‌توان از آنها در ایجاد سازگاری سیستم کنونی توزیع بنزینِ خودروها با خودروهای هیدروژنی آینده استفاده کرد. دسته‌ای دیگر از کاربردهای این مواد، جلوگیری از گرم ‌شدن جهانی است.

اخیراً دانشمندانی از آزمایشگاه ملی ساوانا ریور دسته کاملاً جدید و
منحصربه‌فردی از میکروکره‌های متخلخل را عرضه کرده‌اند. این مواد می‌توانند
جریانی همانند آب داشته باشند و قابلیت پر شدن با کاتالیست‌ها و نانوساختارهای
بیگانه را دارند، همچنین می‌توان از آنها در ایجاد سازگاری سیستم کنونی توزیع
بنزینِ خودروها با خودروهای هیدروژنی آینده استفاده کرد. دسته‌ای دیگر از
کاربردهای این مواد، جلوگیری ازگرم ‌شدن جهانی است.

مواد جدید ـ که «میکروکره‌های متخلخل دیواره-حفره‌ای شیشه‌ای» یا PW-HGM نامیده
می‌شوند ـ از میکروبالون‌های شیشه‌ای متخلخلی تشکیل شده‌‌اند که کوچک‌تر از قطر
موی انسان هستند. اصلی‌ترین خصوصیت این کره‌های ۲ تا ۱۰۰ میکرونی، تخلخلِ به
‌هم‌پیوسته در دیواره‌های نازک بیرونی آنهاست. این حفره‌های به ‌هم‌پیوسته
می‌توانند در ابعاد ۱۰۰ تا ۳۰۰۰ انگستروم تولید شوند.

جی‌جی ویکس، کی‌کی هانگو آر‌اف چاماچر از این آزمایشگاه توانسته‌اند تا از طریق
این مجراهای باز، میکروبالون‌ها را با جاذب‌های گاز و سایر مواد پر کنند.
هیدروژن یا سایر گازهای واکنشی می‌توانند از طریق حفره‌ها وارد میکروکره شوند و
به این ترتیب، یک سیستم ذخیره‌سازی نسبتاً ایمن، کنترل‌شده و حالت ‌جامد شکل
می‌گیرد.

این گروه تحقیقی نشان داده‌اند که از دیواره‌های نفوذپذیر PW-HGMها می‌توان
برای اهداف غیر کامپوزیتی نیز استفاده کرد؛ مثلاً می‌توان تخلخل مذکور را از
راه‌های مختلفی کنترل کرده، به کره‌ها اجازه داد تا جریان‌های مختلط گازها را
در درون یک سیستم، جداسازی و تصفیه نمایند.

یکی دیگر از ویژگی‌های میکروبالون‌های مورد نظر این است که می‌توان خصوصیات
مکانیکی آنها را تغییر داد؛ به عبارت دیگر می‌توان به آنها جریانی همانند یک
مایع داد. این امر محققان را امیدوار ساخته‌است تا از این مواد در سیستم‌های
موجود انتقال، ذخیره‌سازی و توزیع مایعات؛ همانند شبکه کنونی توزیع و تقسیم
بنزین استفاده کنند. این خصوصیت و مقاومت مکانیکی نسبتاً بالای PW-HGMها، امکان
بازیافت و استفاده مجدد آنها را فراهم ساخته‌است.

هم‌اکنون، این گروه در زمینه توسعه PW-HGMها با پروژه‌های و برنامه‌های زیادی
همکاری می‌کنند که دسته‌ای از آنها عبارتند از: ذخیره‌سازی هیدروژن در خودروها
با همکاری شرکت تویوتا، و تصفیه و جداسازی گاز. حتی این گروه در کاربردهای
بسیار گوناگون و متفاوتی؛ چون کاهش اثرات گرم‌ شدن جهانی، ارتقای کارایی باتری
سرب-اسید و جلوگیری از تکثیر هسته‌ای، و کاربردهای نوظهور در پزشکی؛ همانند
توسعه سیستم‌های جدید تحویل دارو و عامل‌های کنتراستِ ام‌آر‌آی(با همکاری کالج
پزشکی جورجیا)، از این مواد بهره گرفته‌اند.