به گزارش ثریا - در این طرح، با بررسی دقیق نسبت طول به قطر نانوبلورهای سلولزی و میزان بارگذاری آنها، ساختاری فراگیر و شبکه‌ای موسوم به «شبکه فراپیوندی درهم‌تنیده» (PIN) ایجاد شد که رفتار یک متامتریال را در غشاء بازآفرینی می‌کند. این شبکه، مسیرهای منظم و کنترل‌شده‌ای برای عبور آب شکل می‌دهد، در عین حال از بازشدگی بیش‌ازحد ساختار که موجب کاهش حذف نمک می‌شود، جلوگیری می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که بارگذاری ۰٫۵۰ درصد وزنی CNC با نسبت‌طولی بالا بهترین وضعیت را ایجاد می‌کند و می‌تواند کارایی غشاهای شیرین‌سازی برای آب‌های لب‌شور را ارتقاء دهد.
بحران جهانی آب شیرین سال‌هاست که کشورهای مختلف را وادار به توسعه فناوری‌های کارآمد در حوزه شیرین‌سازی کرده است. با افزایش تقاضا برای آب قابل شرب و صنعتی، غشاهای پلیمری به یکی از مهم‌ترین ابزارهای جداسازی در تصفیه آب تبدیل شده‌اند. با این حال، این غشاها با یک معضل قدیمی روبه‌رو هستند: ارتقای هم‌زمان استحکام مکانیکی، نفوذپذیری آب و توانایی حذف نمک. بهبود یکی از این ویژگی‌ها معمولاً به تضعیف دیگری منجر می‌شود و این تضاد ذاتی، پیشرفت صنعتی را محدود کرده است. یافتن ساختاری که بتواند این سه شاخص را در کنار هم بهبود دهد، یکی از اهداف اساسی پژوهش‌های غشایی در دهه اخیر بوده است.
در پاسخ به این چالش، گروهی از پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر با مطالعه ویژگی‌های نانوبلورهای سلولزی و نحوه آرایش آنها در یک ماتریس پلیمری، موفق به ساخت غشای نانویی جدیدی شده‌اند که می‌تواند از این محدودیت تاریخی عبور کند. ماده پایه این غشاء، سلولز دی‌استات (CDA) است؛ یکی از پلیمرهای پایدار، دسترس‌پذیر و مناسب برای کاربردهای جداسازی. عنصر کلیدی پژوهش، نانوبلورهای سلولزی (CNC) است؛ ساختارهایی که از سلولز طبیعی استخراج می‌شوند و به دلیل نسبت طول به قطر بالا، استحکام مکانیکی قابل توجه و سطح فعال زیاد، کاربردهای گسترده‌ای در علوم نانو دارند.
نقش بخش نانویی در این پروژه در واقع به چگونگی آرایش و پیکربندی CNCها درون غشاء بازمی‌گردد. پژوهشگران نشان داده‌اند که تنها حضور نانوذرات کافی نیست؛ بلکه نوع شبکه‌ای که این نانومیله‌ها تشکیل می‌دهند، تعیین‌کننده خواص نهایی ماده است. نسبت طول به قطر (aspect ratio) و درصد وزنی CNCها دو عامل اصلی هستند که الگوهای مختلفی از شبکه‌سازی و درهم‌تنیدگی را رقم می‌زنند. این الگوها می‌توانند از پخش تصادفی و پراکنده تا تشکیل یک شبکه درهم‌تنیده پیوسته متغیر باشند.
در این پژوهش، چهار درصد بارگذاری ۰٫۱۵، ۰٫۲۵، ۰٫۵۰ و ۰٫۷۵ درصد وزنی برای CNCهای با نسبت طولی بالا بررسی شد. نتایج آزمون‌های مکانیکی، ویسکوالاستیک و جداسازی نشان داد که در مقادیر پایین (۰٫۱۵ و ۰٫۲۵ درصد)، CNCها به صورت پراکنده یا در قالب شبکه‌ای تنگ اما محدود قرار می‌گیرند. اما از بارگذاری ۰٫۵۰ درصد به بالا، ساختار جدیدی شکل می‌گیرد؛ شبکه‌ای که پژوهشگران آن را شبکه فراپیوندی درهم‌تنیده (Pervasive Interconnected Network – PIN) نامیده‌اند. این شبکه یک ساختار پیوسته و گسترده از نانومیله‌هاست که نه‌تنها استحکام غشاء را افزایش می‌دهد، بلکه رفتار دینامیکی عبور مولکول‌ها و یون‌ها را نیز تغییر می‌دهد. در غشاهای معمولی، افزایش سرعت عبور آب یا موجب کاهش حذف نمک می‌شود یا ساختار غشاء برای عملکرد پایدار، نیازمند ضخامت بیشتر است. اما در غشای طراحی‌شده در دانشگاه امیرکبیر، ترکیب بهینه ۰٫۵۰ درصد CNC دارای نسبت‌طولی بالا، مسیرهای دوگانه و کنترل‌شده‌ای برای عبور مولکول‌های آب ایجاد می‌کند. این مسیرها اصطلاحاً مسیرهای دوقسمتی (bi-continuous) نام گرفته‌اند و بر اساس تحلیل‌های الکترواستاتیکی و فیزیکی، نقشی اساسی در کنترل عبور یون‌ها دارند.
وجود این شبکه موجب می‌شود که غشاء در برابر تغییرات فشار و بارگذاری مکانیکی مقاوم‌تر باشد. افزایش استحکام مکانیکی به غشاء امکان می‌دهد تحت فشارهای عملیاتی بالاتر کار کند، بدون آنکه ساختار پلیمری دچار گسیختگی شود. این ویژگی در فرآیند شیرین‌سازی آب‌های لب‌شور که فشار عملیاتی نسبتاً بالاست، اهمیت زیادی دارد.
پژوهشگران برای درک دقیق‌تر رفتار این شبکه، از آزمون‌های ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی استفاده کردند که نشان داد در بارگذاری‌های بالا، ساختار CNCها از حالت پخش‌شده خارج شده و یک شبکه متصل و پایدار تشکیل می‌دهد. همچنین از طریق تحلیل CFE یا ضریب کارایی تقویت مکانیکی مشخص شد که بارگذاری ۰٫۵۰ درصد CNC بیشترین جهش را در استحکام نسبت به ماده پایه ایجاد می‌کند، بدون آنکه منجر به تجمع بیش‌ازحد و مسدودکردن مسیرهای عبوری شود.
این پژوهش نه‌تنها چگونگی بهبود هم‌زمان سه شاخص کلیدی را روشن کرده، بلکه نشان داده که می‌توان با مهندسی حالت پراکنش نانومیله‌ها در یک پلیمر، ماده‌ای با رفتار متامتریال ساخت؛ یعنی ماده‌ای که ویژگی‌های آن صرفاً از اجزای تشکیل‌دهنده‌اش ناشی نمی‌شود، بلکه از نحوه سازمان‌دهی آن اجزا در مقیاس نانو پدید می‌آید.
نتایج نشان می‌دهد که غشای نانویی حاوی ۰٫۵۰ درصد وزنی CNC با نسبت طولی بالا، عملکرد بهینه‌ای در تصفیه آب لب‌شور ارائه می‌دهد و می‌تواند پایه‌ای برای توسعه غشاهای صنعتی جدید باشد. این کار نشان می‌دهد که با درک صحیح از نقش شبکه‌های نانوساختاری می‌توان از محدودیت‌های متداول عبور کرد و به سمت غشاهای پایدارتر، کارآمدتر و مقاوم‌تر حرکت کرد.
به نقل از ستاد نانو و میکرو، نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Carbohydrate Polymers به چاپ رسیده است.
منبع : غشای سلولی
جزییات افزایش تسهیلات رفاهی دانشجویان علوم پزشکی؛ افزایش وام ازدواج
نوبت دوم آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی سال ۱۴۰۵ در ۳۳ رشته برگزار شد
ظرفیت پذیرش پزشکی و دندانپزشکی در سال ۱۴۰۶ تعیین شد
رونمایی از نرم‌افزار «ردا کارت» دانشجویی؛ زمان اجرا به زودی مشخص می‌شود
فرهنگستان علوم ظرفیت خود را برای تحقق خیزش علمی کشور به کار می‌گیرد
کنار رفتن «حجاب ابزار» برای مستندسازی یک فرصت است؛ فرا رفتن از گزارش
حریم خصوصی در فضای مجازی؛ انتشار پیام و تصویر دیگران شرعا جایز است؟
حجت‌الاسلام قمی: هیئت، سیاسی‌ترین و استکبارستیزترین محفل شیعه است
«گوهر فضیلت»؛ بازخوانی میراث علمی و سلوک معنوی آیت‌الله مروارید
وقتی تصویر و صدای جعلی به نام حقیقت منتشر می‌شود؛حکم شرعی تغییر هوشمند
فاطمیه فرصتی برای پیوند محبت فاطمی با فرهنگ وقف و خیر ماندگار
«کافه سلطان»؛ روایت زندگی روزمره در سایه جنگ
از بازتاب سخنان تلخ اکبر زنجان‌پور تا گرامی‌داشتی برای اکبر عبدی
رویا میرعلمی مهمان آخرین قسمت «هم‌کلام» می‌شود
نقشم در «نسخه آزمایشی» از من دور بود؛ سارقی که بعد از نامزدی توبه کرد
موسیقی بازی‌ها از قاب نمایشگر تا صحنه ارکسترال
معرفی آثار ۲ بخش از جشنواره فیلم مقاومت
اپل لپ تاپ گرانقیمت با نمایشگر لمسی را معرفی کرد
گرم‌کن گرافنی ژاپنی در سه ثانیه گرم می‌شود
آمازون دوباره کارمندانش را بیکار کرد
دست نوشته دانشجویان در بیعت با رهبر انقلاب
امکان تحصیل دانش آموزان ایرانی خارج از کشور فراهم است
اعلام لبیک شورای عالی انقلاب فرهنگی به رهنمودهای رهبر معظم انقلاب
ثبت نام بیش از ۳۰ هزار نفر در آزمون دکتری نیمه‌متمرکز سال ۱۴۰۶
اطلاعات تازه درباره سهمیه‌ها و تسهیلات آزمون دکتری نیمه متمرکز سال ۱۴۰۶
علیرضا استادی: جسارت بازی درنقش تاریخی را پیدا کردم
دست رد ۳ جشنواره بر فیلم جدید پل شریدر؛ «مبانی فلسفه» پسندیده نشد
رونمایی از «هزاردستان» نخستین انیمیشن «دست‌ساز» جهان
نمایشگاه «رد خط» به نیاوران رسید
بسیج دانش‌آموزی در بیش از نیمی از مدارس کشور حضور دارد
نقش سوره‌های کوتاه در آشنایی کودکان با قرآن
افزایش سرانه های آموزشی در استان تهران/ ساخت مدرسه به تنهایی کافی نیست
کودکان البرزی مأموریت نیمه‌تمام شهید ماکان نصیری را ادامه می‌دهند
تصادف تریلی با سرویس مدرسه در اردکان؛ یک دانش‌آموز جان باخت
کاظمی: نظام سنجش آموزش‌وپرورش نیازمند تحول اساسی است
اسامی برگزیدگان مرحله نهایی سی‌ویکمین المپیاد علمی دانشجویی اعلام شد
هشدار افتا درباره قطع دسترسی به دامنه‌های خارجی؛ لزوم مهاجرت به ir
چت جی پی تی بیمار مبتلا به صرع را به سرپیچی از دستور پزشکان تشویق کرد
متا برای معتاد کردن نوجوانان به دادگاه می رود
یک انفجار کیهانی ۲۷ روزه در فضا کشف شد
اپل دو دستگاه جدید معرفی کرد +قیمت
جاسوسی شرکت اسرائیلی از کاربران استارلینک فاش شد
خدا از رگ گردن به ما نزدیک‌تر است؛ پس چرا باید عبادت کنیم؟
آیت الله رشاد: بیانیه رهبر معظم انقلاب، محرک تاریخی پیشرفت علمی کشور است
آیا دینداری مانع پیشرفت می‌شود؟
حجت‌الاسلام قمی: جنگ واقعی بر سر «تحریف واقعیت» در ذهن مردم است
نیاز انقلاب به شخصیت‌هایی چون آیت الله مهدوی‌کنی بیشتر احساس می‌شود
نتایج انتخاب رشته آزمون کارشناسی رشته‌های علوم پزشکی آزاد اعلام شد
نتایج نهایی پذیرش در آزمون کاردانی به کارشناسی سال ۱۴۰۵ اعلام شد
کارت آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی منتشر شد
ثبت ۱ میلیارد تراکنش در جنگ ۴۰ روزه
واکنش به آسیب کابل‌های اینترنت در تنگه هرمز
تبدیل جیوه به طلا محقق شد
برای نخستین بار: ترمیم دی‌ان‌ای در بدن امید تازه برای درمان یک بیماری ژنتیکی نادر
آغاز ثبت‌نام آزمون دکتری از ۳ آبان: برگزاری آزمون در بهمن ماه
تمدید مهلت ثبت‌نام در سومین جشنواره ملی نشان نیکوکاری
برگزاری یادنامه شهید علی لاریجانی به همراه رونمایی کتابی از او
پناهیان: توجه به ادبیات روایی در مسیر تحول فرهنگی ضروری است
بازیگر «هک‌ها» از فلسطین دفاع کرد؛ پرداخت مالیات برای تامین نسل‌کشی
سینمای کوتاه در محاصره کلیشه‌هاست؛ از فقر ایده تا چالش میزبانی!
طرح یک سریال عاشقانه برای شبکه نمایش خانگی؛ تکرار «پوست شیر» طبیعی است
کمال تبریزی: فیلمسازان جوان از تقلید فاصله بگیرند
جزئیات کنسرت تازه مجید انتظامی اعلام شد؛ شنیدن ملودی‌های خاطره‌انگیز
وقتی «قطع رابطه» سفارشی می‌شود؛ چرا تولید اثر هنری با ریسک همراه است؟
مرثیه‌ای که هنوز با صدای دلتنگی حضرت زینب(س) شنیده می‌شود
انقلابی‌تر بودن با فحش رکیک‌تر ثابت نمی‌شود؛ هنر ماندگار حضرت زهرا(س)
روایت «حماسه فاطمی» و دفاع حضرت زهرا(س) از امامت
اسامی معرفی شدگان چندبرابر ظرفیت آزمون دانشجومعلم سال ۱۴۰۵ اعلام شد
سخنگوی وزارت آموزش و پرورش: وجود ۴۰۰ مدرسه در کشور با یک دانش‌آموز
چرا خانواده‌های پرجمعیت بابت انتخابشان تحقیر می‌شوند؟
خطرناک‌ترین شکل انحراف دینی از دیدگاه حضرت علی(ع)
رویا نونهالی با یک سریال جدید به تلویزیون برمی‌گردد
شاهرخ فروتنیان مهمان یازدهمین قسمت برنامه «هم‌کلام» است.
فصل دوم «بهار شیراز» به آنتن می‌رسد؛ سریالی درباره دغدغه مردم معمولی
پشتیبانی سینمایی‌ها از نویسنده حامی فلسطین؛ بریتانیا تغییر مسیر دهد
آغاز ثبت‌نام بدون آزمون استعدادهای درخشان کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد
امکان قفل کردن محتوا در «چت‌جی‌پی‌تی» فراهم شد
هوش مصنوعی متا اطلاعات کاربران را فاش کرد
انتخاب رشته ۱۲۴ هزار نفر در پذیرش صرفاً بر اساس سوابق تحصیلی سال ۱۴۰۵
حجت الاسلام علوی تهرانی: تکریم حضرت زهرا (س) راه رسیدن به توحید است
نتایج نهایی پذیرش در آزمون کاردانی به کارشناسی سال ۱۴۰۵ اعلام شد
آغاز ثبت‌نام آزمون دکتری از ۳ آبان: برگزاری آزمون در بهمن ماه
کارت آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی منتشر شد
تبدیل جیوه به طلا محقق شد
برای نخستین بار: ترمیم دی‌ان‌ای در بدن امید تازه برای درمان یک بیماری ژنتیکی نادر
طرح یک سریال عاشقانه برای شبکه نمایش خانگی؛ تکرار «پوست شیر» طبیعی است
سینمای کوتاه در محاصره کلیشه‌هاست؛ از فقر ایده تا چالش میزبانی!
جزئیات کنسرت تازه مجید انتظامی اعلام شد؛ شنیدن ملودی‌های خاطره‌انگیز
ثبت نام بیش از ۳۰ هزار نفر در آزمون دکتری نیمه‌متمرکز سال ۱۴۰۶
انقلابی‌تر بودن با فحش رکیک‌تر ثابت نمی‌شود؛ هنر ماندگار حضرت زهرا(س)
پناهیان: توجه به ادبیات روایی در مسیر تحول فرهنگی ضروری است
واکنش به آسیب کابل‌های اینترنت در تنگه هرمز
اطلاعات تازه درباره سهمیه‌ها و تسهیلات آزمون دکتری نیمه متمرکز سال ۱۴۰۶
بازیگر «هک‌ها» از فلسطین دفاع کرد؛ پرداخت مالیات برای تامین نسل‌کشی
نتایج انتخاب رشته آزمون کارشناسی رشته‌های علوم پزشکی آزاد اعلام شد
برگزاری یادنامه شهید علی لاریجانی به همراه رونمایی کتابی از او
کمال تبریزی: فیلمسازان جوان از تقلید فاصله بگیرند
ثبت ۱ میلیارد تراکنش در جنگ ۴۰ روزه
روایت «حماسه فاطمی» و دفاع حضرت زهرا(س) از امامت
نیاز انقلاب به شخصیت‌هایی چون آیت الله مهدوی‌کنی بیشتر احساس می‌شود
مرثیه‌ای که هنوز با صدای دلتنگی حضرت زینب(س) شنیده می‌شود
تمدید مهلت ثبت‌نام در سومین جشنواره ملی نشان نیکوکاری
وقتی «قطع رابطه» سفارشی می‌شود؛ چرا تولید اثر هنری با ریسک همراه است؟
اعلام لبیک شورای عالی انقلاب فرهنگی به رهنمودهای رهبر معظم انقلاب
حجت‌الاسلام قمی: جنگ واقعی بر سر «تحریف واقعیت» در ذهن مردم است
دست نوشته دانشجویان در بیعت با رهبر انقلاب
کودکان البرزی مأموریت نیمه‌تمام شهید ماکان نصیری را ادامه می‌دهند
بسیج دانش‌آموزی در بیش از نیمی از مدارس کشور حضور دارد
اسامی برگزیدگان مرحله نهایی سی‌ویکمین المپیاد علمی دانشجویی اعلام شد
دست رد ۳ جشنواره بر فیلم جدید پل شریدر؛ «مبانی فلسفه» پسندیده نشد
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.