روشی جدید برای تست ویژگی‌ها فیلم‌های نازک پلیمری

پژوهشگران موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) روش اندازه‌گیری قابل اعتمادی ارائه کردند که با آن می‌توان سه ویژگی بنیادی در فیلم‌های نانومقیاس را اندازه گرفت. این روش می‌تواند برای اندازه‌گیری مکانیکی اجسامی که حداقل یک بعد آنها در حد اندازه‌های یک ویروس است، مفید باشد. این روش جدید می‌تواند برای طراحی بهتر و مهندسی فناوری فیلم‌های نازک، به خصوص غشاءهای اسمز معکوس برای تصفیه آب، مورد استفاده قرار گیرد.

پژوهشگران موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) روش اندازه‌گیری قابل
اعتمادی ارائه کردند که با آن می‌توان سه ویژگی بنیادی در فیلم‌های
نانومقیاس را اندازه گرفت. این روش می‌تواند برای اندازه‌گیری مکانیکی
اجسامی که حداقل یک بعد آنها در حد اندازه‌های یک ویروس است، مفید باشد.
این روش جدید می‌تواند برای طراحی بهتر و مهندسی فناوری فیلم‌های نازک، به
خصوص غشاءهای اسمز معکوس برای تصفیه آب، مورد استفاده قرار گیرد.

کریس استافورد، محقق مرکز NIST، می‌گوید غشاءهای اسمز معکوس یکی از جالب‌ترین
چالش‌ها برای دانشمندان حوزه مواد هستند. این غشاءها فیلم‌هایی نازک‌تر از
۲۰۰ نانومتر بوده که با یک لایه حمایت کننده متخلخل و ضخیم پشتیبانی می‌شوند.
از آنها در سیستم‌های تصفیه آب استفاده می‌شود. آب دارای نمک و آلودگی در
پشت این غشاء قرار می‌گیرد و نیرویی با فشار قابل توجه در حدود یک صد PSI (
تقریبا ۷ مگاپاسکال) به آن اعمال می‌شود. این فشار به‌نحوی اعمال می‌شود که
آب به‌سوی غشاء فشار می‌آورد. با این فشار، آب از غشاء عبور می‌کند و
ناخالصی‌های آن در سوی دیگر غشاء باقی می‌ماند. استحکام غشاء از ویژگی‌های
مهم آن به‌شمار می‌رود بنابراین نباید تحت فشار این غشاء سوراخ یا پاره شود.
پژوهشگران روشی یافته‌اند که می‌توان با آن استحکام این غشاء را اندازه
گرفت و نقطه پاره شدن آن را که تحت فشار اتفاق می‌افتد، بدست آورد.

 

این روش محققان بر پایه یافته‌های اخیر یک تیم تحقیقاتی است که در آن می‌توان مودول
یانگ را برای یک فیلم بسیار نازک محاسبه کرد. مدول یانگ میزان سختی یا الاستیسیته
یک ماده است که برای به‌دست آوردن آن ماده مورد نظر را به یک لاستیک سیلیکونی متصل
کرده و به آرامی آن را در یک جهت می‌کشند که در نهایت بر روی ماده مورد نظر
الگوهایی به شکل چین خوردگی ایجاد می‌شود. از روی مقدار کشیدگی ماده، می‌توان مدول
یانگ را محاسبه کرد. در این پروژه، محققان، فیلم نازک را می‌کشند تا ترک‌هایی روی
آن تشکیل شود. با مطالعه الگوهای تشکیل شده، محققان توانستند میزان شکست و فشار
شکست و نقطه پاره شدگی را برای فیلم نازک به‌دست آورند.

با استفاده از این روش برای بررسی تاثیر کلر روی غشاء اسمز معکوس، محققان پرده از
یک معما برداشتند. کلر ماده‌ای است که در آب وجود داشته و به غشاء آسیب می‌زند. پیش
از این تصور می‌شد که واکنش شیمیایی در دراز مدت منشاء این آسیب است اما نتایج نشان
می‌دهد که این آسیب در چند ساعت اولیه اتفاق می‌افتد.