تقلید از پوست دلفین در نگهداری بدنة کشتی‌ها
-اکتبر2002-
کارن وولی، استاد شیمی دانشگاه واشینگتن، شکل و ساختار پوست دلفین و چگونگی جلوگیری از چسبیدن موجودات دریایی به پوست دلفین را مورد توجه قرار داده است. این مشاهدات با تحقیقات وی درباره راههای دخالت در فعل و انفعالات سیستمهای زیستی و مواد مصنوعی و نیز طراحی گروههای فعال‌کننده که پیوند بین خود را ارتقاء یا کاهش می‌دهند هماهنگ است.
وی در حال پرورش گروهی از پوشش‌های ضد تخریب غیرسمی است که ممکن است روزی مانع اتصال موجودات دریایی مانند انبرکها، کرمهای لوله‌ای و هاگها به بدنه کشتی‌ها شود.
وی بیان کرد: "اساساً اگر دریابیم که چگونه این مواد گوناگون در سطح مولکولی فعل و انفعال انجام می‌دهند می‌توانیم این فعل و انفعالات را قطع و وصل کنیم. ما می‌خواهیم این فعل و انفعالات را با استفاده از نانوذرات فعال کنیم و با استفاده از پوشش‌های ضدتخریب، فعالیت آنها را متوقف سازیم." تخریب یکی از بزرگترین مشکلات نیروی دریایی ایالات متحده و همچنین صنعت تجارت دریایی است. موجودات ریز دریایی، پروتئین چسبنده‌ای از خود ترشح می‌کنند و با گذشت زمان با افزایش زنگ‌زدگی فلزات موجب تخریب فیزیکی آنها می‌شوند. با این همه، بزرگترین مشکل تأثیر آنها روی ظاهرکشتی است، بطوریکه رشد بی‌رویه روی بدنه کشتی، اصطکاک و مقاومت را افزایش می‌دهد و منجر به افزایش مصرف انرژی می‌شود. البته اثر زیانبار آنها بیش از این نتایج اقتصادی است؛ کشتی‌های با راندمان کم، مقدار بیشتری از گازهای گلخانه‌ای (مانند دی‌اکسیدکربن و گوگرد و اکسید نیتروژن) را منتشر می‌سازند و موجب باران‌های اسیدی می‌شوند.
رمز موفقیت عوامل ضدتخریب وولی در توپوگرافی سه بعدی آنها است که موجب ایجاد سطوح هیدرودینامیک طبیعی مشابه پوست دلفین می‌گردد. دانشمندان با بکار بردن میکروسکوپ الکترونی قوی دریافتند که پوست دلفین، با وجود نرمی، دارای ناهمواریهایی با ابعاد نانومتری است. این ناهمواریها آنقدر بزرگ نیستند که مانع حرکت در آب بشوند بلکه آنقدر کوچکند که شیارهای کمی برای اتصالات موجودات ریز دریایی باقی می‌گذارند.
وولی ابراز داشت: "تا مدت‌ها، فعالیتهای ضدتخریب منوط به ساخت سطوح بسیار صاف بود." وی ادامه داد: "اینگونه تصور می‌شد که اگر سطوح خیلی صاف باشند و سطح انرژی کمی داشته باشند موجودات ریز نمی‌توانند به آنها متصل شوند".
وی بیان کرد: "درحقیقت این موضوع کاملاً اشتباه است." و پروژه ضد تخریب وی کاملاً خلاف این امر می‌باشد. تخریب بحث جدیدی نیست و سالها این مشکل با بکاربردن پوشش‌های حاوی قلع و مس رفع می‌شده است که باعث کاهش اتصال آبزیان می‌شود. این در حالی است که مس و قلع در آب شسته می‌شود و محیط را آلوده می‌سازد.
وی از طریق سازمان تحقیقات نیروی دریایی که سالها در زمینه فلوروپلی‌مرها (مثل تفلون و دیگر پلیمرهای نچسب) و سایر سطوح با چسبندگی کم تحقیق کرده است، از این مشکل آگاه شد و نظریه ترکیب دو پلیمر ناسازگار– یک فلوروپلیمر چند شاخه و پلی‌ا‌تیلن گلیکول خطی– و فراهم آوردن امکان پراکندگی فازی در نواحی مشخص برای آنها را ارائه داد؛ یعنی یکی از آنها بتواند در دیگری پراکنده شود. این ترکیب طی یک فرآیند شیمیایی موسوم به اتصال عرضی[11] بصورت جامد درمی‌آید. بنابراین یک پوشش ناهمگن با ابعاد نانو ایجاد می‌شود که از پستی بلندیهای بسیار تشکیل‌شده و ساختار آن از سخت تا نرم واز آبدوست تا آبگریز متغیر می‌باشد.
نکته مهم در پیچیدگی این سطح است که به سختی به موجودات دریایی فرصت اتصال می‌دهد. فرضیه وولی این است که اگر ساختار سطوح پوشش‌دهنده در یک نظام هم‌اندازه ایجاد شود مانند پروتئین ترشح‌شده، آنگاه پروتئین نخواهد توانست به آن متصل شود.
هنگامی که سطح پلیمر آماده می‌شود، مانند دسته‌ای از کوههای میکروسکوپی است ولی با قرار گرفتن زیر آب دریای مصنوعی، کل سطح متورم می‌شود یک ساختار واژگون را تولید می‌کند.
وولی می‌گوید: "این بسیار جالب است زیرا معنی آن این است که ما می‌توانیم اندازه ساختارهای سطح را هماهنگ کنیم و مشخص کنیم که آیا این نظریه درست است، یعنی آیا اندازه ساختارهای سطح بر اتصال موجودات دریایی اثر می‌گذارد یا خیر؟
جستجو در سایت هیجدهمین نمایشگاه بین المللی کتاب تهران(http://tibf.co.ir)،لیست کتابهایی را که مستقیما مرتبط با فناوری نانو مرتبط هستند.
برای دریافت این لیست کلیک کنید.
سلام . من دبیر هسته عملی دانشجویی نانوتکنولوژی دانشگاه صنعتی اصفهان هستم . اولین باره این وبلاگ رو می بینیم . مطالب مفید و بروزی نوشته شده . امیدوارم همیشه موفق و موید باشید .