ابتکار دانشمند ایرانی در تولید مواد خودترمیم برای زیستگاه های فضایی
مطب نما: دکتر «احمد کرمانی» دانشمند ایرانی «مؤسسه فناوری راچستر»، یک ماده نیمه رسانای جدید را ابداع کرده است که می تواند در مقابل تشعشع فضایی مقاوم باشد و خودرا بعد از لطمه دیدن ترمیم کند.
به گزارش مطب نما به نقل از ایسنا، محیط فضا خشن و پر از تشعشعات شدید می باشد. به همین دلیل، دانشمندان طراح فضاپیماها و ماهواره ها به موادی نیاز دارند که بتوانند این شرایط را تحمل کنند.
به نقل از فست کمپانی، دکتر «احمد کرمانی» دانشمند ایرانی «مؤسسه فناوری راچستر»(RIT) و همکارانش در پژوهش جدیدی نشان داده اند که یک ماده نیمه رسانای نسل بعدی به نام «پروسکایت هالید فلزی» می تواند خودرا بعد از لطمه دیدن با تشعشع بازیابی کند و التیام ببخشد.
پروسکایت های هالید فلزی، گروهی از مواد هستند که در سال ۱۸۳۹ کشف شدند و به وفور در پوسته زمین یافت می شوند. آنها نور خورشید را جذب می کنند و آنرا بصورت الکتریسیته ارائه می دهند. به همین دلیل، جایگزین مناسبی برای پنل های خورشیدی فضا هستند که می توانند انرژی مورد نیاز ماهواره ها یا زیستگاه های فضایی آینده را تامین کنند.
پژوهشگران، پروسکایت ها را به شکل جوهر می سازند و سپس، صفحات شیشه ای یا پلاستیکی را با جوهر می پوشانند و دستگاه های نازکی را ایجاد می کنند که سبک و انعطاف پذیر هستند.
این گروه پژوهشی در کمال تعجب دریافتند که سلول های خورشیدی نازک حتی اگر تقریباً ۱۰۰ برابر نازک تر از سلول های خورشیدی سیلیکونی معمولی باشند، مانند آنها عملکرد خوبی را در بررسی های آزمایشگاهی دارند.
با وجود همه مزایا، اگر این لایه های نازک در معرض رطوبت یا اکسیژن قرار بگیرند، می توانند تخریب شوند. پژوهشگران و متخصصان صنایع هم اکنون روی حل این نگرانی ها پیرامون پایداری سلول های خورشیدی نازک کار می کنند.
کرمانی اظهار داشت: گروه من برای آزمایش مقاومت سلول های خورشیدی نازک در فضا، یک آزمایش تشعشع را انجام دادند. ما سلول های خورشیدی پروسکایت را در معرض پروتون هایی با انرژی کم و زیاد قرار دادیم و خاصیت منحصربه فرد و جدیدی را پیدا کردیم.
پروتون های پرانرژی، لطمه های ناشی از پروتون های کم انرژی را التیام بخشیدند و به دستگاه اجازه دادند تا ترمیم شود و به کار خود ادامه دهد. نیمه رساناهای معمولی که برای تجهیزات الکترونیکی فضایی استفاده می شوند، این خاصیت را نشان نمی دهند.
کرمانی افزود: گروه من از مشاهده این نتیجه شگفت زده شدند. چگونه ماده ای که در معرض اکسیژن و رطوبت تخریب می شود، نه فقط در مقابل تشعشعات شدید فضا مقاومت می کند، بلکه در محیطی که رساناهای سیلیکونی معمولی را از بین می برد، خودرا ترمیم می کنند؟ ما در مقاله خود، این راز را آشکار کرده ایم.
دانشمندان پیش بینی می کنند که در ۱۰ سال آینده، پرتاب ماهواره به مدار نزدیک زمین بطور تصاعدی افزایش خواهد یافت و سازمان های فضایی مانند ناسا قصد دارند پایگاه هایی را روی ماه ایجاد کنند. موادی که می توانند تشعشعات شدید را تحمل کنند و خودترمیم باشند، بازی را تغییر خواهند داد.
پژوهشگران تخمین می زنند که استقرار چند کیلوگرم مواد پروسکایت در فضا می تواند تا ۱۰ میلیون وات نیرو تولید نماید. پرتاب مواد به فضا هم اکنون حدود ۴۰۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارد. بنابراین، مواد کارآمد مهم هستند.
کرمانی اظهار داشت: یافته های ما جنبه قابل توجهی را از پروسکایت ها نشان می دهند که تحمل آنها در مقابل لطمه است. بلورهای پروسکایت، مواد نرمی هستند که اتم های آنها می توانند به حالت های متفاوتی حرکت کنند. دانشمندان این حالت ها را حالت های ارتعاشی می نامند.
اتم های موجود در پروسکایت ها بطور معمول بصورت شبکه ای قرار می گیرند اما تشعشع می تواند اتم ها را از موقعیت خارج کند و به مواد لطمه برساند. ارتعاشات ممکنست به بازگرداندن اتم ها بجای خود کمک کنند اما پژوهشگران هنوز دقیقا مطمئن نیستند که این پروسه چگونه کار می کند.
کرمانی اشاره کرد: یافته های ما نشان می دهند که مواد نرم ممکنست بطور منحصربه فرد در محیط های خشن مانند فضا سودمند باشند.
تشعشع تنها فشاری نیست که مواد در فضا با آن روبه رو می شوند. دانشمندان هنوز نمی دانند که پروسکایت ها وقتی در معرض شرایط خلاء و تغییرات شدید دما همراه با تشعشع قرار می گیرند، چگونه عمل می کنند. دما می تواند در رفتار مواد نقش داشته باشد اما برای اطمینان یافتن از آن باید بررسی بیشتری صورت گیرد.
کرمانی اظهار داشت: این نتایج به ما می گویند مواد نرم می توانند به دانشمندان کمک کنند تا فناوری هایی را توسعه دهند که در محیط های خشن به خوبی کار می کنند. پژوهش های آینده می توانند چگونگی ارتباط ارتعاشات این مواد را با خاصیت خودترمیمی بصورت عمیق تری بررسی نمایند.
این پژوهش در مجله «The Conversation» به چاپ رسید.
منبع: matabnama.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب