مطالعه نانوکامپوزیت مبتنی بر پلیمر با استفاده از AFM

 محققان MIT روشی برای بررسی دلیل تغییر خواص پلاستیک‌های شفاف در اثر پوشش‌دهی
یافته‌اند. آنها با استفاده از AFM برهمکنش میان ذرات با پلیمر را در این کامپوزیت
مطالعه کرده‌اند. با این روش می‌توان پنجره‌هایی سبک با استحکامی مشابه شیشه‌ ایجاد
کرد. این روش را می‌توان برای پوشش‌های مقاوم در برابر خراش نیز به‌کار برد.

اخیرا آنالیزی روی پلیمری به نام پلی متیل متااکریلات یا PMMA که به‌وفور در مواد
شیشه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد انجام شده است. این ماده عموما به‌نام آکریلیک
شهرت دارد و به‌صورت تجاری در قالب نام‌هایی تحت عنوان لوسیت یا پلکسی گلاس به‌فروش
می‌رسد. از خواص آن می‌توان به شکنندگی و مقاومت به خراش کمتر از شیشه اشاره کرد.
برای تقویت این ماده، برخی محققان به آن ذرات سیلیکا افزودند و در نهایت کامپوزیتی
مستحکم ایجاد کردند. محققان MIT برای اولین بار روشی یافته‌اند که با آن می‌توان
برهمکنش میان ذره با پلیمر را در مقیاس نانو محاسبه کرد. با این کار می‌توان مسیر
بهبود این پوشش را هموار کرد.

این پروژه توسط منگ کیو و کریستین وان ولیت و چند محقق دیگر در MIT انجام شده و
نتایج آن در نشریه Soft Matter به چاپ رسیده است.

از آنجایی که ذرات سیلیکا شفاف هستند برای همین در پوشش‌دهی به‌کار رفته است. در
نتیجه شفافیت محصول نهایی حفظ می‌شود. اما سیلیکا و آکریلیک با هم سازگار نیستند.
برای رفع این مشکل، سیلیکا با دیگر مولکول‌های دارای گروه‌های عاملی پوشش داده می‌شود
تا شیمی سطح آن تغییر کرده و به‌طور یکنواخت در سطح پلیمر توزیع شوند.

محققان این پلیمر را حرارت دادند تا نرم شود سپس با استفاده از میکروسکوپ نیروی
اتمی (AFM) ذرات را در حالی که به آرامی در سطح شناور هستند، مشاهده کردند. چنین
مشاهده دینامیکی از این فرآیند، پیش از این انجام نشده بود. با این روش محققان
توانستند ببینند که ذرات با چه سرعتی در پلیمر حرکت می‌کند و در نهایت برهمکنش میان
ذره و پلیمر را تعیین کنند.

نتایج این تحقیق به محققان کمک می‌کند تا دانسیته بهینه و مواد مناسب برای پوشش‌دهی
را پیدا کنند تا با استفاده از آن استحکام سطح را بهبود دهند. همچنین می‌توان روشی
برای ایجاد پوشش‌های اسپری ارائه کرد تا محصولات مختلفی را از خودرو گرفته تا
تلفن‌های همراه با آن پوشش‌دهی کرد. هر سطحی که نیاز به پوشش داشته باشد کاندید
استفاده از این روش خواهد بود.