ابداع یک ماده خود ترمیم شونده شب‌تاب

صنعت سلول‌های خورشیدی آلی متحول می‌شود؛

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری انا به نقل از سای تک دیلی، این دستاورد راه را برای اختراع مواد جدیدی مانند سلول‌های خورشیدی آلی هموار می‌کند و دوام بیشتری را در مقایسه با نسخه‌های موجود ارائه می‌دهد.

دانشمندان مرکز علوم و منابع پایدار ریکن، موفق شدند اتیلن و انیسیل پروپیلن را با استفاده از یک کاتالیزور فلزی خاکی کمیاب کوپلیمریزه کنند.

کوپلیمر دوتایی حاصل، خواص خود ترمیمی قابل توجهی را در برابر آسیب نشان داد. اجزای نرم کوپلیمر، واحد‌های متناوب اتیلن و انیسیل پروپیلن، همراه با واحد‌های کریستالی سخت زنجیره‌های اتیلن – اتیلن، به عنوان نقاط اتصال متقاطع فیزیکی عمل می‌کنند و ساختاری جدا از فاز نانو را تشکیل می‌دهند که برای خود ترمیمی بسیار مهم است.

آنها یک واحد فلورسنت (شب تاب) به نام استایریل پیرن، را در یک مونومر ترکیب کردند و سپس پلیمر‌هایی متشکل از انیسیل پروپیلن و اتیلن ساختند. این فرآیند یک مرحله‌ای منجر به سنتز یک ماده خود ترمیم شونده با ویژگی‌های فلورسانس شد.

مواد فلورسنت اهمیت بسزایی دارند و می‌توانند در دیود‌های آلی ساطع کننده نور (OLED)، ترانزیستور‌های آلی اثر میدان (OFET) و سلول‌های خورشیدی استفاده شوند. یکی از مشکلات اصلی این مواد، عمر کوتاه آنها در حین استفاده است. محققان ژاپنی معتقدند دستاورد ان‌ها می‌تواند طول عمر وقابلیت اطمینان بیشتری به این محصولات بدهد.

کوپلیمر به دست آمده نه تنها سخت و مستحکم است، بلکه بدون محرک یا انرژی خارجی، خاصیت خود ترمیمی را نیز نشان می‌دهد.

مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد، استحکام کششی این ماده به طور کامل در عرض ۲۴ ساعت بهبود یافت و سرعت خود ترمیمی بالایی را در مقایسه با کوپلیمر‌های دوتایی دارد. این ماده حتی در آب، محلول‌های اسیدی و قلیایی قادر به خود ترمیمی بود.

این ماده همچنین خاصیت جذاب دیگری را نیز دارد. پژوهشگران توانستند با موفقیت یک تصویر دو بعدی را از طریق فوتولیتوگرافی به سطح خود ترمیم شونده فلورسنت منتقل کنند. اگرچه تصویر در زیر نور طبیعی نامرئی باقی ماند، اما در زیر نور ماوراء بنفش قابل تشخیص بود، که کاربرد‌های بالقوه‌ای را برای این سطح به عنوان یک وسیله ذخیره اطلاعات پیشنهاد می‌کند. این سطح حتی با وجود تصاویر، خواص خود ترمیمی و الاستومری عالی خود را حفظ کرد.

دانشمندان مرکز ریکن می‌گویند: ماده‌ای که ما از طریق یک واکنش یک مرحله‌ای سنتز کردیم، امکان کنترل خواص نوری و مکانیکی آن را با تنظیم ترکیب مونومر به ما می‌دهد. 

آنها معتقدند این ماده نوین می‌تواند به توسعه مواد کاربردی جدید با قابلیت‌های خود ترمیمی بالا در محیط‌های مختلف کمک کند.

نتایج این پژوهش در نشریه انجمن شیمی آمریکا منتشر شده است.