نورنیوز - گروه اقتصادی : پژوهشگران به یک راهحل موثرتر از روشهای قبلی برای ایجاد مقاومت در برابر تشکیل رسوب در لولههای آب و مواد شیمایی دست یافتهاند و آن پوششهایی ساختهشده از الماسهای رشدیافته در آزمایشگاه است.
لولههای صنعتی که آب یا مواد شیمیایی را حمل میکنند، معمولا در طول زمان به دلیل رسوباتی که روی سطوح داخلیشان جمع میشود، دچار گرفتگی میشوند. این موضوع باعث کاهش سرعت جریان مواد و آسیب تدریجی به تجهیزات میشود و در نتیجه نیاز به تعمیرات دورهای و افزایش هزینههای عملیاتی را به همراه دارد. راههای زیادی برای مقابله با این مشکل وجود دارد، از جمله استفاده از سختیگیرهای آب، بازدارندههای رسوبگیری مبتنی بر مواد شیمیایی که هدفشان جلوگیری از تجمع مواد معدنی است و استفاده از مواد تخصصی برای ساخت لوله یا پوششدادن داخل لولهها. اما همه این روشها یک ایراد یا محدودیت خاص خود را دارند. اکنون پژوهشگران دانشگاه رایس در هیوستونِ تگزاس به یک راهحل موثرتر برای مقاومت در برابر تشکیل رسوب رسیدهاند که پوششهایی ساختهشده از الماسهای رشدیافته در آزمایشگاه است.
به نقل از اساف، دانشمندان علم مواد اشاره میکنند که ماده انتخابی آنها برای پوشش میتواند بدون نیاز به دخالت مداوم، تمیز باقی بماند. کار آنها بر پایه مطالعات قبلی بنا شده که نشان داده بود الماس، علاوه بر سختی فوقالعاده و پایداری شیمیایی، میتواند از رشد باکتریها نیز جلوگیری کند.
برای ارزیابی این موضوع، گروه تحقیقاتی ابتدا فیلمهای الماسی را با استفاده از فرایندی به نام رسوبدهی بخار شیمیایی با پلاسمای مایکروویو (MPCVD) رشد دادند ـ رسوبدهی بخار شیمیایی با پلاسمای مایکروویو رایجترین روش برای ساخت الماسهای مصنوعی است.
الماسهای آزمایشگاهی چگونه ساخته میشوند؟
برای تهیه این فیلم پوششی، گازهای متان و هیدروژن وارد یک محفظه راکتور شدند که در آن ویفرهای سیلیکونی قرار داشتند؛ ویفرهایی که با محلول نانوالماس، پوشش داده شده بودند.
تابش مایکروویو با توان بالا، اتمهای گازها را به حالت پلاسما که داغ بوده و انرژی زیادی دارد، برانگیخت. این وضعیت باعث شد اتمهای کربن آزاد شوند و روی ویفرها بنشینند و طی چند ساعت به ساختار الماس متصل شوند. در ادامه، با استفاده از گازهای مختلف، سطح این فیلمها اصلاح شد تا تغییرات ظریفی در آن ایجاد شود و عملکرد هر نسخه آزمایش شود.
سپس نمونههای فیلم در یک محلول فوقاشباع از کلسیم سولفات به مدت ۲۰ ساعت در دمای اتاق غوطهور شدند تا رسوب معدنی روی آنها تشکیل شود. فیلم الماسی دارای پایانه نیتروژن بیش از ۱۰ برابر رسوب کمتری نسبت به دیگر نسخههای فیلم که پایانهای از اکسیژن، هیدروژن یا فلوئور داشتند، به خود گرفت. علاوه بر این، تجمع رسوب تنها در قالب خوشههای پراکنده کریستالی دیده شد، در حالی که دیگر نسخهها لایههای متراکم تشکیل داده بودند که شکستن و حذف آنها بسیار دشوار است. وقتی این روش روی الکترودهای الماس افزوده با بور اعمال شد، میزان رسوب تقریبا هفت برابر کمتر از الکترودهای بدون پوشش بود.
این یافتهها فیلمهای الماس پلیکریستالی که با روش بخار رشد داده میشوند و مقرونبهصرفهاند را بهعنوان یک ماده ضد رسوب قدرتمند و بادوام معرفی میکنند؛ مادهای با پتانسیل کاربردی وسیع در نمکزدایی آب، سامانههای انرژی و دیگر صنایع که در آنها تجمع مواد معدنی مشکلساز است.
یافتههای جدید میتواند باعث شود که در آینده از پوششهای الماسی نهتنها در لولههای صنعتی، بلکه در نمکزدایی آب، تولید نفت و گاز، و تجهیزات تولید انرژی نیز استفاده شود.