Mokslininkai kuria savaime susirinkti galinčias nanopavaras (5)
Ilgus metus mikroskopinių robotų pavaroms ir krumpliaračiams gaminti reikėdavo imtis ilgai trunkančių ir brangių silicio ėsdinimo arba pjaustymo lazeriu procesų. Taip gamybos kaina išaugdavo tiek, kad pagaminti daugiau nei porą detalių būdavo tiesiog per brangu ir labai sudėtinga. Tačiau JAV Kolumbijos universiteto mokslininkai rado būdą šiai problemai apeiti - jie pradėjo kurti savaime susikonstruojančias detales.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Komponentai suformuojami iš disko formos plokštelių, kurios savaime susilanksto į reikiamą formą pakitus jų aplinkos temperatūrai. Tyrimus atliekantys mokslininkai teigia, kad naudojant šią technologiją galima pagaminti sudėtingai išlankstytų formų detales, kurių gamyba tradiciniais metodais yra labai sudėtinga.
Jau maždaug dešimtmetį mokslininkai eksperimentuoja su medžiagomis, kurios spontaniškai sugeba įgauti tam tikras formas. Pavyzdžiui, uždėjus ploną metalo plėvelę ant nuo temperatūros išsiplėtusio polimero, pavyzdžiui, tokio kaip PDMS, polimerą atvėsinus metalas susilankstys į tvarkingai išsidėsčiusių raukšlelių masyvą. Niujorko (JAV) Kolumbijos universiteto mokslininkas Xi Chen ir jo kolegos suprato, kad tokį metodą būtų galima pritaikyti gaminant pastovaus dantų žingsnio krumpliaračius, ir kad tai leistų pakesiti sudėtingus ėsdinimo ir pjaustymo metodus daug paprastesne alternatyva.
Tyrinėtojai kaitino apskritimo formos PDMS plokštelę, kol ji nuo karščio išsiplėtė, ir tada ją padengė plona vario folija. Atšaldžius plokštelę polimeras susitraukė daugiau nei metalas, priversdamas varį susilankstyti į dantytos formos ratuką. Šaldant polimerą dar labiau, metalo išlenkimas stiprėjo ir didėjo dantukų dydis. "Teoriškai, jei tik folijos storis yra pastovus, o pagrindas - homogeniškas, turėtų būti įmanoma gauti ypač taisyklingos formos - pastovaus dantukų žingsnio ir aukščio krumpliaračius", sako Chen. Jis taip pat pastebi, kad naudojant standesnes metalo folijas, kurioms sulankstyti reikalinga didesnė jėga, galima kontroliuoti susidarančių dantukų skaičių.
Mokslininkų teigimu, suformavus dantukus polimerą galima paveikti specialiomis sutvirtinančiomis medžiagomis (kad kintant temperatūrai jis neiškraipytų metalo formos), ir kad tokiu būdu pagaminti pavarų komponentai turėtų būti pakankamai patvarūs ir ilgalaikiai praktiniam naudojimui. "Polimerų pagrindu gaminamos mikropavaros jau yra naudojamos kai kuriose praktinėse srityse", teigia Chen. Jis taip pat mano, kad esminis metodo pranašumas slypi tame, kad tokiu principu galima pagaminti sudėtingos formos komponentus, kurių reikia sudėtingoms krumplinėms pavaroms gaminti. Tam tereikia tinkamai parinkti polimero savybes, kad jį aušinant medžiaga daugiau trauktųsi viena ar keliomis kryptimis. "Jei tik galima priversti polimerą susitraukti norima kryptimi, galima pagaminti visokiausių rūšių krumpliaračius. Pavyzdžiui, galima išgauti zigzago formos krumpliaračio dantis".
Kol kas mokslininkai savo metodą yra išbandę tik makroskalėje. Jiems pavyko pagaminti paprastas ir kūgines pavaras, kurių skersmuo siekė nuo 6 iki 25 milimetrų, tačiau Chen teigimu, metodą jau galima perkelti į submikrometrinę skalę, ir tą jis kartu su kolegomis planuoja išbandyti artimiausiu metu. "Manau, kad šis darbas yra kūrybiško pobūdžio, ir kiek žinau, tai pirmas kartas, kai buvo pademonstruotas tokiu savaiminio susirinkimo principu veikiantis pavarų gamybos būdas", sako JAV Vašingtono universiteto Sietle nanotechnologas Babak'as Parviz'as, kuris specializuojasi savaiminio susirinkimo (angl. self-assembly) srityje. "Kampuotų strūktūrų gamyba plokščiuose paviršiuose naudojant kontroliuojamą ėsdinimą yra sudėtinga, todėl toks metodas duotų daug naudos gaminant tokio tipo komponentus".