بازسازی سطوح صدمه دیده با نانوذرات

محققان در آمریکا برای تعمیر نقایص نانواندازه با استفاده از میکروکپسول‌های مبتنی بر روغن که با محلول نانوذره‌ای پر شده‌اند، روش جدیدی ارائه کرده‌اند. این میکروکپسول‌ها روی یک سطح می‌غلتند یا سُر می‌خورند، و روی شکاف‌ها یا نقایصی که با آنها مواجه می‌شوند، می‌ایستند و با رهاسازی محموله نانوذره‌ای خود داخل آنها تعمیرشان می‌کنند. این تکنیک می‌تواند در صنعت و تحقیقات کاربردهای عملی بسیاری داشته باشد، زیرا با ترسیب مواد حسگری داخل نواحی آسیب‌دیده، نیاز به روکش‌دهی تمام بستر صدمه‌دیده را از بین می‌برد.

محققان در آمریکا برای تعمیر نقایص نانواندازه با استفاده از میکروکپسول‌های
مبتنی بر روغن که با محلول نانوذره‌ای پر شده‌اند، روش جدیدی ارائه کرده‌اند.
این میکروکپسول‌ها روی یک سطح می‌غلتند یا سُر می‌خورند، و روی شکاف‌ها یا
نقایصی که با آنها مواجه می‌شوند، می‌ایستند و با رهاسازی محموله نانوذره‌ای
خود داخل آنها تعمیرشان می‌کنند. این تکنیک می‌تواند در صنعت و تحقیقات
کاربردهای عملی بسیاری داشته باشد، زیرا با ترسیب مواد حسگری داخل نواحی
آسیب‌دیده، نیاز به روکش‌دهی تمام بستر صدمه‌دیده را از بین می‌برد.

این تکنیک بوسیله گروهی از محققان به رهبری تود اِمریک در دانشگاه ماساچوست
و آنا بالاز در دانشگاه پترزبورگ، ارائه شده است. طبق گفته امریک، آنها با
استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، پیش‌بینی کردند که اگر نانوذرات در
نوع خاصی از میکروکپسول‌ها نگه‌داری شوند؛ می‌توانند یک سطح را کاوش کرده و
این نانوذرات را در نواحی ویژه‌ای رها کنند.

 
a) تصویر نوری از یک بستر شکاف‌داری (PDMS اکسیدشده – سطح) که در این آزمایش‌ها
استفاده شده‌اند (میله مقیاس ۵۰۰ میکرومتر است). b) پلیمر PCOE-graft-PC استفاده
شده برای پایداری قطره‌ها و کپسوله‌سازی نانوذرات. c) صحنه‌ای از یک شبیه‌سازی که
نشان می‌دهد که نانوذرات (ذرات آبی) داخل یک شکاف ترسیب می‌شوند و میکروکپسول به
سمت شکاف بعدی می‌غلتد (پیکان قرمز). d) تصویر فلورسانس یک بستر بعد از ترسیب
نانوذرات داخل شکاف‌ها (میله مقیاس ۱۰۰ میکرومتر).
 امریک توضیح می‌دهد: “این راهکار بطور عملی بخوبی برای تعمیر سطوح آسیب‌دیده‌ای
استفاده شد که نواحی معیوب روی آنها در مقایسه با قسمت‌های آسیب‌ندیده مشخصه‌های
بسیار متفاوتی از لحاظ ریخت‌شناسی، خواص خیس‌شوندگی، زبری و عاملیت شیمیایی داشتند.”

این محققان با استفاده از یک ماده فعال سطحی پلیمری که قطره‌های روغن را در آب
پایدار می‌کند، نانوذرات سلنید کادمیوم را به طریقی کپسوله کردند که این نانوذرات
بتوانند در مواقع لازم رها شوند. چنین کاری ممکن بود، زیرا دیواره‌های این کپسول‌ها
بسیار نازک بودند (در حد قطر خود این نانوذرات).

این محققان سپس متوجه شدند که این کپسول‌ها روی سطوح آسیب‌دیده می‌غلتند یا سُر می‌خورند
و بطور انتخاب‌پذیری محتوای نانوذره‌ای خود را بواسطه برهم‌کنش‌های آب‌گریز – آب‌گریز
بین یک ذره و سطح شکاف‌دار، داخل نواحی شکاف‌دار یا آسیب‌دیده ترسیب می‌کنند. سلنید
کادمیوم فلورسانت است و بنابراین این نانوذره را می‌توان به آسانی با استفاده از یک
میکروسکوپ نوری ردیابی کرد.

امریک می‌گوید: “تحقیق ما می‌تواند کاربردهای عملی ویژه‌ای داشته باشد. برای مثال
با از بین بردن نیاز به روکش‌دهی تمام یک سطح موقعی که فقط بخش کوچکی از آن آسیب
دیده است، می‌تواتد به کم کردن مقدار ماده مورد نیاز موقع تعمیر یک جسم یا نمونه
آسیب‌دیده کمک بسیار کند.”

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Nanotechnology
منتشر کرده‌اند.