ایجاد محافظ قوی در فضاپیما با استفاده از صدف دریایی

دانشمندان آزمایشگاه ساندیا با الهام از صدف‌های دریایی، یک ماده همه کاره جدید را مهندسی کرده‌اند که فوق‌العاده ارزان، قوی، سبک وزن و مقاوم در برابر حرارت است. این ماده می‌تواند برای محافظت از فضاپیما‌ها یا تأسیسات همجوشی استفاده شود.

صدف‌های دریایی بسیار سخت هستند، که به دلیل ساختار منحصربه‌فرد آن‌ها از لایه‌های متناوب مواد آلی و معدنی است. لایه‌های نانوذرات معدنی استحکام می‌دهند، در حالی که پروتئین‌های آلی آن‌ها را به هم می‌چسبانند، بالشتک ایجاد می‌کنند و از انتشار ترک‌ها بین لایه‌ها جلوگیری می‌کنند.

دانشمندان Sandia از این ساختار تقلید کردند تا مواد خود را بسازند. در این مورد، لایه‌های آلی از کربن سیاه ساخته شده از شکر سوخته تشکیل شده است، در حالی که لایه‌های معدنی سیلیس هستند. این ماده نه تنها قوی است، بلکه بسیار سبک است و تنها چند میکروگرم در هر لایه وزن دارد.

این تیم سختی مواد را بیش از ۱۱ گیگا پاسکال (GPa) اندازه‌گیری کردند.

همچنین توانایی استثنایی این ساختار در مقاومت در برابر گرما را نشان داد، به طوری که محققان آن را در دمای بیش از ۱۱۵۰ درجه سانتیگراد (۲۱۰۲ درجه فارنهایت) آزمایش کردند و تخمین زدند که باید تا ۱۶۵۰ درجه سانتیگراد (۳۰۰۲ درجه فارنهایت) دوام بیاورد.

شاید مهمتر از همه، از نقطه نظر عملی، تولید مواد جدید فوق العاده ارزان است. به گفته این تیم، یک مربع ۵ سانتی متری (۲ اینچی) از این ماده فقط ۲۵ سنت قیمت دارد.

این ماده نسبتاً سازگار با محیط زیست است و فقط نیاز به افزودن اتانول در طول فرآیند تولید دارد.

چاد مک کوی، فیزیکدان، نمونه‌هایی از مواد جدید را برای آزمایش در Sandia LabsBret Latter آماده می‌کند.

این ترکیب جذاب از خواص به این معنی است که ماده جدید الهام گرفته از صدف دریایی می‌تواند در محافظت از فضاپیما بسیار مفید باشد، قادر به مقاومت در برابر گرمای پرتاب و محافظت در برابر ضربه است. حداقل نگه داشتن وزن و هزینه‌ها نیز برای پرتاب‌های فضایی بسیار مهم است و مواد در این زمینه نیز کمک می‌کند.

این ماده می‌تواند محافظ راکتور‌هایی مانند امواج الکترومغناطیسی را بهبود بخشد، تا جایی که می‌تواند در برابر هجوم گرما، تشعشع بایستد.

این تحقیق در مجله MRS Advances منتشر شده است.

منبع: سایت نیو اطلس منتشره از آزمایشگاه ساندیا