Take a fresh look at your lifestyle.

فناوری نانوشیشه های خودتمیزشونده بدون بازتاب

محققان دانشگاه ام آی تی روشی را برای ساخت نانوشیشه های ضد تیرگی، خود تمیزشونده و بدون بازتاب یافتند.

یکی از ویژگی های شیشه که فورا به ذهن خطور می کند، انعکاس نور است. اما روش جدید ساخت بافت سطوح شیشه ای، که توسط محققان ام آی تی ابداع شده، خاصیت بازتابشی شیشه را از بین می برد.

لایه های نازک مواد را روی یک سطح، لایه نشانی کرده و سپس برخی را جدا می کنند. تیم ام آی طی توسط این فرآیند، سطحی را تولید می کند که از مخروط های ریزی تشکیل شده که 5 برابر بلندتر از عرضشان هستند. این الگو از تابش جلوگیری کرده، همچنن باعث دفع قطرات آب می شود.

عکس از Hyungryul Choi و Kyoo-Chul Park

به گفته ی دانشمندان، شیشه های “چند منظوره” جدید، با سطوح نانو بافتی که مجموعه ای از بخش های مخروطی شکل را تولید می کند، خودتمیزشونده و مقاوم در برابر تیرگی و بازتابش های خیره کننده است. در نهایت آن ها امیدوارند که این نوآوری بتواند با یک روش ساخت ارزان در دستگاه های نوری، صفحه نمایش تلویزیون ها و گوشی های هوشمند، صفحات خورشیدی، شیشه های جلوی اتومبیل و حتی در پنجره های یک ساختمان به کار برده شود.

این فناوری در مقاله ای با همکاری کیو چول پارک و هیونگریول چوی از دانشجویان ارشد مهندسی مکانیک، دکتر چی هائو چنگ محقق سابق فوق دکترا ( که اکنون در دانشگاه ایالتی کالیفرنای شمالی است)، رابرت کوهن استاد مهندسی شیمی، گرت مک کینلی و جورج بارباستدیس  از اساتید مهندسی مکانیک، در نشریه ی ACS Nano منتشر شده.

صفحات فتو ولتائیکی که پارک توضیح می دهد، می تواند 40 درصد از بهره وری خود را ظرف مدت 6 ماه، به خاطر انباشته شدن گرد و غبار  روی سطوح خود، از دست بدهد. به گفته ی وی اما، صفحات خورشیدی محافظت شده توسط شیشه های خودتمیزشونده مشکلات بسیار کمتری دارند. در واقع، این صفحات بهره وری بیشتری دارند به این دلیل که نور بیشتری از سطح آن می تواند عبور کند تا این که از آن منعکس شود. (به ویژه زمانی که تابش خورشید با زاویه های تیز و متمایل به آن ها می تابد.) در این زمان ها، مثل صبح های زود و اواخر عصر، شیشه های معمولی ممکن است بیشتر از 50 درصد از نور رسیده را منعکس کنند، در حالی که یک سطح ضد بازتاب این مقدار را به حد بسیار ناچیزی می رساند.

به گفته ی دانشمندان، در حالی که برخی از کارهای اخیر از  پوشش های آبگریز در صفحات خورشیدی استفاده کرده اند، این سطوح چند منظوره حتی، قابلیت بیشتری را در دفع قطرات آب و تمیز نگه داشتن صفحات برای مدت طولانی از خود نشان می دهند. به علاوه، پوشش های آبگریز موجود از تلفات ناشی از بازتابش نور جلوگیری نمی کنند، که این خود مزیت دیگری برای این شیشه های چند منظوره است.

[ylwm_vimeo]41541974[/ylwm_vimeo]

کاربردهای دیگر برای این شیشه ها می تواند شامل دستگاه های نوری مثل میکروسکوپ ها و دوربین ها برای استفاده در محیط های مرطوب باشد، که هر دو خاصیت ضد تیرگی و ضد بازتابشی آن می تواند مفید باشد. در صفحه نمایش های لمسی، این شیشه نه تنها بازتاب را حذف خواهد کرد، بلکه در برابر آلودگی ناشی از عرق دست و بدن مقاومت نشان خواهد داد.

در نهایت اگر هزینه ی این گونه شیشه ها به طور موثری کاهش یابد، به گفته ی چوی حتی شیشه های اتومبیل هم می تواند با استفاده از قابلیت خودتمیزشوندگی  و ضد شی آن و همچنین جلوگیری از انباشته شدن گرد و غبار دید بهتری را برای راننده به ارمغان بیاورد.

تیم ام آی تی الگوی سطح را -متشکل از مجموعه ای از مخروط های نانومقیاس است که بلندتر از 5 برابر عرضشان(200 نانومتر) هستند- که بر اساس یک رویکرد ساخت جدیدبنا شده، با استفاده از روش لایه گذاری و زدایش (اچینگ) الهام گرفته شده از صنعت نیمه هادی توسعه داده اند. فرآیند ساخت با پوشش تعدادی لایه ی نازک روی سطح شیشه آغاز می شود که شامل یک لایه ی فتورزیست است. این لایه سپس با یک الگوی شبکه ای، نور دهی شده و زدوده می شود. زدایش موفق منجر به ایجاد این اشکال مخروطی خواهد شد. این تیم فرآیند ابتکاری خود را به ثبت رسانده اند.

محققان می گویند با الهام گرفتن از طبیعت کار خود را شروع کرده اند. جایی که سطوح بافتی، از برگ های نیلوفر آبی گرفته تا لاک سوسک های صحرایی و چشم بیدها طوری شکل گرفته اند که می توانند همزمان چند قابلیت را داشته باشند. اگرچه این مجموعه نانو مخروط های تیز روی این سطوح، هنگامی که با میکروسکوپ مشاهده شوند، شکننده به نظر می رسند اما، به گفته ی محققان طبق محاسباتشان باید مقاومت خوبی در برابر طیف گسترده ای از نیروهای وارده داشته باشند؛ از تاثیر قطرات باران در رگبار های شدید گرفته تا ضربه ی  ناشی از گرده ها و سنگریزه هایی که باد مستیما به سطحشان می کوبد. از طرفی برای تعیین ماندگاری این شیشه ها در کاربردهای مختلف نیاز به انجام آزمایش هایی خواهد داشت.

اندرو پارکر از دانشکده ی سبز تمپلتون دامشگاه آکسفورد، بازدید کننده ی ارشد این پروژه که درآن همکاری نداشته می گوید:

“سطوح چند منظوره در حیوانات و گیاهان عادی و رایج است. برای اولین بار که از موضوع با خبر شدم، درسی را در بهره وری  تولید با الهام از طبیعت در ساخت دستگاه های بهینه ی ضد بازتابش و ضد تیرگی از این مقاله آموختم. این روش طبیعت است، و خوب است که مهندسی سبز در آینده با فرآیندهایی که دو ساختار و دو روش تولید دارند، با یک فرآیند واحد جایگزین شود.”

این پژوهش توسط دفتر تحقیقات ارتش از طریق موسسه ی نانو تکنولوژی نظامی ام آی تی، دفتر پژوهش های نیروی هوایی، بنیاد تحقیقات ملی سنگاپور توسط مرکز پیمان پژوهش و فناوری ام آی تی- سنگاپور و موسسه ی بنیاد زیراکس پایه گذاری شده است. پارک و چوی نیز دریافت کنندگان بورس تحصیلی موسسه ی آموزشی سامسونگ و کوانجونگ هستند.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.