جزیره دانش- فناوری و مهندسی
مادر بزرگ اختراعات

حذف تصاویر و رنگ‌ها  | تاریخ ارسال: 1383/7/14 |  مترجم: آقاي سلیمان فرهادیان | 

 اگر احتیاج مادر اختراع است، حفاظت از خود، مادربزرگ این خانواده محسوب می شود. ابتکار دکتر رونالداف دمئو، پزشک اهل فلوریدا، یکی از این مادر بزرگ ها است. او برای درمان ناراحتی های مزمن بیماران خود از اشعه X استفاده می کند. از آن جا که آسیب رسانی طولانی مدت اشعه X ممکن بود آثار زیان باری برای دمئو داشته باشد، وی سال ها پیش تصمیم گرفت به جای جلیقه های ضد تابش فعلی که به علت وجود سرب در ساختارشان سنگین اند جلیقه های سبک تر و کارامدتری بسازد.

AWT IMAGE

وی و همکارانش پس از سال ها تحقیق الیافی از نوع کامپوزیت پلیمری ابداع کرده اند که ساختار منحصر به فردی دارد و آن را "دمرون" نام نهادند. این الیاف نه تنها می تواند مانع اشعه X و تشعشعات هسته ای (اشعه های گاما و ذرات آلفا و بتا) شود و همانند تن پوش های سربی استاندارد فعلی موثر و کارآمد است، بلکه انعطاف پذیری بیشتری دارد و بدین لحاظ پوشیدن آن راحت تر است. حال آن که که لباس های محافظ پلاستیکی سبک نمی توانند مانع عبور کامل اشعه X یا اشعه گاما شوند. علاوه بر این به نظر می رسد الیاف جدید نسبت به عوامل جنگی بیولوژیک و شیمیایی مهلک نفوذناپذیر است. بنابراین، می توان از آن برای ساختن لباس های یکسره کارگرانی که با مواد شیمیایی خطرناک سروکار دارند یا ساختن لباس افرادی که در موارد اضطراری در صحنه حاضر می شوند، استفاده کرد.

هم اکنون متخصصان وزارت دفاع آمریکا سرگرم ارزیابی میزان تأثیر استفاده از دمرون برای ساختن پوشش هایی برای مقابله با عوامل هسته ای، بیولوژیک و شیمیایی هستند. از این پوشش ها برای مقابله با گاز خردل، گاز اعصاب VX و سارین استفاده می شود. هر دست لباس یکسره دمرون حدود ۶۰۰ دلار هزینه دارد. از این ماده جدید می توان برای ساختن چادرهای ضد اشعه، آستر هواپیماها و فضاپیماها، پوشش تجهیزات حساس و لباس های محافظ پزشکی استفاده کرد.

از آن جا که خانم دمئو در معرض تابش روزافزون این پرتوها قرار داشت و از این بابت احساس نگرانی می کرد، درصدد برآمد میزان پرتوهای رسیده به خود و همکارانش را کاهش دهد. وی می گوید: «من وارد بازار لباس ضدتابش شدم تا بتوانم از خود در مقابل این پرتوها حفاظت کنم و در نهایت زندگی طولانی تری داشته باشم.» برای کسانی که در معرض دائم اشعه X یا مواد هسته ای قرار دارند، محدود کردن میزان این پرتوها دشوار است. دمئو می گوید: «برای مثال، امکانات بیمارستانی که در اختیار بسیاری از متخصصین قرار دارد، تا حد زیادی با یکدیگر متفاوت است و هرکدام از این دستگاه ها از روش های متفاوتی برای اندازه گیری میزان پرتوها استفاده می کنند. کمتر کسی پیدا می شود که این مقدارها را که به روش های مختلفی به دست آمده اند، با هم مقایسه کند.»

مشکل همیشگی دیگری وجود دارد که باعث پیچیدگی هر چه بیشتر مسئله می شود: ممانعت از ادامه کار کارگران شاغل در مراکز پزشکی و تابشی، در صورت فراتر رفتن میزان تابش از حد مجاز. وی می گوید: «مردم اغلب نمی خواهند بدانند میزان کلی تابش که در معرض آن قرار دارند چه قدر است، چرا که نمی خواهند شغل خود را از دست بدهند. در عین حال تعداد کسانی که مایل باشند ضمن پوشیدن جلیقه ها و پیش بندهای سرب دار مناسب (که قیمت آنها حدود ۸۵ تا ۶۰۰ دلار است) به کار خود ادامه دهند، کم است. این جلیقه ها اکثراً از صفحاتی ساخته شده اند که حاوی گرد سرب جای گرفته در ماده زمینه پلیمری است و به همین دلیل سنگین و دست و پا گیرند.

علی رغم شک و تردیدهای که از سوی متخصصان ایمنی تابش ابراز شده است، دمئو ، تصمیم گرفت ضمن استخدام شیمیدانان و متخصصین مواد، یک موسسه تحقیقاتی ایجاد کند و در آن جا روی مواد سبک و انعطاف پذیری که بتوانند اشعه X را متوقف کند، به تحقیق بپردازد. در نهایت نیز به منظور توسعه و بازاریابی محصولات خود شرکتی به نام فناوری حفاظت در برابر تابش ( RST ) در میامی تاسیس کرد. اکنون وی می توانست به عنوان مدیر شرکت، تحقیقات پزشکی خود را پی گیری کند.

گروه تحقیقاتی در ابتدای کار به بررسی حفاظت با استفاده از فلزات پرداخت، اما نتیجه چندانی در بر نداشت. سرب سمی، سنگین و حجیم است، بنابراین کنار گذاشته شد. دمئو می گوید: «مس و آلومینیوم تا حدودی خواص ضدتابش از خود نشان می دهند، اما عملکرد آنها چندان هم قابل قبول نبود. بعدها ذرات فلز داخل الیاف مختلف کار گذاشتیم و به چند اختراع ثبت شده هم دست یافتیم. مدتی بعد درصدد بر آمدیم که از پلیمرها برای تضعیف تابش استفاده کنیم.»

گروه بعد از مدت ها کار بی نتیجه، به استفاده از ترکیبات پلی اوره تان و پلی وینیل کلراید که حاوی انواع نمک های آلی و معدنی بود و می توانست مانع عبور پرتوها شود روی آورد. اجزای سازنده این نمک ها اعداد اتمی (تعداد پروتون های موجود در اتم یک عنصر مشخص) بالایی دارند و به همین دلیل می توانند به طور موثرتری پرتوها را متوقف کنند. دمئو می گوید: «موادی که ما ساختیم همانند پلاستیک متراکم سنگین است و عملکردشان نیز همان طور است.»

الیاف دمرون بسته به نوع تابش به دو شیوه مختلف عمل می کند. دمئو در تشریح عملکرد این الیاف می گوید وقتی که اشعه X یا اشعه گاما به ذرات نمک پراکنده برخورد می کند، یا جذب می شوند (طبق پدیده فتوالکتریک) و انرژی شان به گرما تبدیل می شود یا در یک سطح انرژی دیگر تفرق پیدا می کنند. (طبق پدیده کامپیتون) و سپس به وسیله ذرات پراکنده در محیط جذب یا پراکنده می شوند. همین جذب شدن یا تفرق مانع نفوذ پرتوها به بافت های بدن می شود. هنگامی که ذرات آلفا و بتا به دمرون برخورد می کنند، الکترون های موجود در اتم های نمک سرعت حرکت آنها را کند می کنند و در نتیجه جذب محیط اطراف می شوند.

از آن جا که تجهیزات اشعه X طیف گسترده ای از فوتون ها را ایجاد می کنند و هسته های رادیواکتیو ذراتی تولید می کنند که مقادیر مختلفی انرژ دارند، عوامل ضد تابش موجود در الیاف دمرون نیز باید طوری طراحی شوند که بتوانند جلوی این گونه تابش های با انرژی مختلف را بگیرند. هر کدام از مواد تضعیف کننده تابش که در ساختار این مواد به کار رفته است، می تواند محدوده خاصی از انرژی ها را جذب یا پراکنده سازد. دمئو در تشریح ساختار این مواد می گوید:" ساختار آنها تا حدودی شبیه مواد ضد صدا است. یک صفحه چوبی به ضخامت سه سانتی متر می تواند فرکانس های ویژه ای را جذب کند، اما یک صفحه مشابه با ساختار چندلایه که از یک لایه یک سانتی متری و یک لایه دو سانتی متری ساخته شده است می تواند تقریباً همه فرکانس ها را جذب کند.»

این چندسازه پلیمری را به دو شیوه مختلف می توان ساخت: یا به صورت صفحات نازک یا از طریق قالب گیری تزریقی. دمرون های اولیه تهیه شده توسط گروه RST از روی هم قرار دادن صفحات نازک بین دو لایه مختلف ساخته شده است. ماده نهایی که به این روش ساخته شده است حدود ۴۳/۰ میلی متر ضخامت دارد و چگالی آن حدود ۱/۰ گرم سانتی متر مربع است.

هر چند که دمرون تقریباً همانند مواد حاوی سرب که برای ساخت تن پوش های ضدتابش به کار می رود متراکم است، اما به راحتی خم، چروک یا تا می شود. این ساختار نازک و انعطاف پذیر توانسته است کارآیی خود را برای مقابله با اشعه X و پرتوهای هسته ای طی آزمایش های انجام گرفته در آزمایشگاه ملی لورنس لیورمور، مرکز تحقیقات هسته ای نیلی در موسسه فناوری جورجیا و موسسه رادیولوژی کالج پزشکی و جراحی دانشگاه کلمبیا به اثبات برساند. با این همه هنوز هم به طور کامل مشخص نشده است هنگامی که دمرون تحت تاثیر تابش های شدید قرار می گیرد، تجزیه خواهد شد یا خیر. این مواد نسبت به هوا یا سایر سیالات نفوذناپذیرند و می توانند حداقل به مدت هشت ساعت در مقابل گاز آمونیاک و کلر خورنده مقاومت کنند.

از آن جا که دمرون می تواند حرارت را با تابش از دست بدهد، می تواند انرژی لایه های درونی را به محیط اطراف انتقال دهد و هنگام لمس کردن خنک به نظر می رسد. دمئو می گوید: «بنابراین می توان از این مواد برای پوشاندن صد در صد قسمت های بدن استفاده کرد.» تابستان گذشته بعضی از کارگران از نمونه های اولیه لباس های دمرون استفاده کردند تا مشخص شود آیا استفاده از این ماده در مدت های طولانی راحت است یا خیر؟ وی می گوید: «طبق ارزیابی ها لباس های فعلی ضد مواد هسته ای، بیولوژیک و شیمیایی مثل سونای سیار است، اما افرادی که از این پوشش های جدید استفاده می کنند، می توانند با استفاده از این مواد به جنگ گرمای بیابان بروند.»


Scientific American, April 2003

نشانی مطلب در وبگاه جزیره دانش:
http://jazirehdanesh.com/find.php?item=1.433.107.fa
برگشت به اصل مطلب