پایان نامه رایگان درمورد سلولهاي، توليد، الگوگيري

دانلود پایان نامه ارشد

مانند ميل جراحي بوده است.
5- توليد مواد و مصالح چسبنده با الگوگيري از پاهاي مارمولک خانگي
الگوبرداري از انگشتان مارمولک گکو59 مانند الگوبرداري از تأثير لوتوس، داستان موفقيت آميز ديگري از همکاري علوم مواد- بيولوژي بوده است. در ژوئن 2003، اخبار BBC (آن لاين) مقالهاي تحت عنوان گکو “الگويي براي نوار چسب” را که حاصل کار در يک گروه پژوهشي به سرپرستي پروفسور اندرو جيم60در دانشگاه ماساچوست بود منتشر کرد، که به طور موفقيتآميزي يک نوار چسب آزاد چسبنده را که از ميکروساختارهاي انگشت يک مارمولک خانگي تقليد شده بود را معرفي ميکرد.حيرتآور بود که گکو (مارمولک خانگي) ميتواند بر روي ديوارها و سقفها بدون اينکه از نوک انگشتانش مواد چشبناک ترشح نمايد، بخزد. نوکهاي انگشتان گِکو، داراي ردپاي لايهلايه ميباشد و تعداد انبوهي از چند صدهزار موي زبر خاردار در داخل اين لايهها و شکافها قرار ميگيرد.در نوک هر موي زبر، که داراي طول حدود و شعاع تقريبي ميباشد چند صد انشعاب وجود دارد، که در انتهاي هر يک ساختار بشقاب مانند (اسپاتولا)61 ديده ميشود و هر اسپاتولا، شعاع تقريبي nm200 دارد. (شکل 12)

شکل 12- ساختار انگشتان مارمولک خانگي (گکو)
برطبق فرضيه بيولوژيکي کِلِر آتومن62 و ديگران، نيروي چسبندگي نوک انگشتان گيکو، از نيروي وان دروالس بين انبوه موهاي زبر ميکروسکوپي و سطح ديوار بوجود ميآيد. (شکل 13)

شکل 13- اتصال موهاي زبر انگشتان گکو به سطح ديوار
يکگروه تحقيقاتي سطحي را با رشد انبوه موهاي زبر بر روي آن، بازسازي نمودند که در اين سطح از (نيروي اتمي ميکروسکوپي)63 و منافذ آلوميني آنوديزه شده با مقياس نانو، استفاده شده بود. آنها نه فقط مکانيسم چسبندگي انگشتان گِکو را توضيح دادند، بلکه توسعه يک ماده چسبناک را گسترش بخشيدند (نوار چسب گکو)، همچنين از تحقيق ديگري گزارش شد که سطحي با رشد انبوه موهاي زبر ساخته شده از نانو تيوپهاي کربني نيز نيروي جذب قوياي رااعمال مينمايد. تلاشهاي پژوهشي در جهت استفاده عملي از اين روش، توسعه يافت و يک رباط از نوع گکو که توانايي حرکت در طول ديوارها را داشت، ايجاد شد.
علاوه بر اين انتظار ميرود اين کشف يک سري کاربردهاي گسترده را نيز در مصارف نظامي و مصارف شهري داشته باشد.
6- توليد مواد ضدانعکاسي با الگوگيري از ساختارچشمبيدها
در دهه 1960، برنهارد64 وديگران گزارش نمودند که سطح چشم بيد با رديفهايي از ساختارهاي پيش آمده که تقريباً nm100 بودند، پوشش يافته است.(شکل 14) متعاقباً، در اوايل دهه 1980، ويلسون65، هاتلي66 وديگران ( از بخش بينايي آزمايشگاه فيزيک ملي انگلستان) توضيح دادند که يک رديف از ساختارهاي محدب- مقعر (ساختارهاي چشمي بيد) باعث تغيير شاخص انکساري در سطح ميشود که يک سطح غير انعکاسي راايجاد ميکند. اين چشم پيچيده با چنين ساختار داخلي به بيدها کمک ميکند تا در شب با دريافت حداکثر نور پرواز نمايند و به دليل اينکه چشمهايشان نوري را منعکس نميکند، شکارچيان مثل پرندگان از يافتن آنها ناتوان ميمانند.

شکل 14- ساختار چشم بيد

دانشمندان از اين خصوصيت ضد انعکاسي ساختار چشم بيدها در توليد صفحه نمايش صاف، لامپهاي درخشان (شبتاب)، لنز يا عدسي براي گوشيهاي تلفن و پدها بهره بردند. همچنين ساختار چشم بيد سبب افزايش کارآمدي و راندمان سلولهاي خورشيدي ميشود. ريواس67 و ديگران (از مؤسسه فيزيک مولکولي و اتمي آمولف68در هلند) کشف کردند که ساخت و تشکيل ساختار چشمي بيد بر سطح لايه GaP به طور چشمگيري محدوده طول موج نور انعکاسي را کاهش ميدهد (از نور مرئي تا ناحيه نزديک به مادونقرمز) و بهاين روش باعث افزايش بازدهي سلولهاي خورشيدي ميشود.
( Masatsugu Shimomura, 2010 )
7- توليد مواد کمفرسايش با الگوگيري از ماهي ماسهاي69
سينکوس سينکوس70، مارمولکي که ساکن صحرايها آفريقاي شمالي و آسياي جنوب غربي ميباشد وماهي ماسهاي ناميده ميشود به داخل ماسهها شيرجه زده و زير سطح آن به صورت موج مانند حرکت مينمايد. اين ماهي که حدود 15 سانت طول دارد، به زير “دريايي از ماسه” که تا عمق چندين سانتيمتر بوده ميرود وميتواند در يک سرعت 30-10 شنا نمايد. (شکل 15) پروفسور اينگو ريچنبرگ در مؤسسه تکنولوژي برلين دريافت که پوست پولکبندي شده ماهي ماسهاي، ضريب فرسايشي بهتري نسبت به فولادهاي پالايش شده، شيشههاي صاف و پهن، تفلون و سطوح نايلوني پر تراکم، دارد و به سختي نشانهاي از سايش را بعد از تماس با ماسه، از خود نشان ميدهد. پولکهاي يک ماهي ماسهاي شامل سراتين گلوکزي شده و غني شده با سولوز ميباشد و شامل مواد غيرآلي شامل سيليکاتها نميباشد.اين پولکها با داشتن سرايتن به عنوان عنصر اصلي اين خاصيت ويژه را توليد مينمايند. پروفسور بايومگارتنر71 و ديگران يک نوار پليمري را با سراتين که از اين پولکها بيرون کشيده شده است، پوشش دادهاند و دريافتند که اين سطوح ويژگيهاي مشابهي را مانند پولکها، نشان ميدهد.

شکل 15- ماهي ماسهاي

1-6-1-4- از ديدگاه فرآيند

1- توليد سلولهاي خورشيدي نانوکريستالي با الگوگيري از مکانيزم فتوسنتز
به گفته پژوهشگري به نام وگل72 مقياسهاي کوچکتر (براي تقليد) اکتشافات بهتري براي رقابت در اختيار انسان ميگذارند و اين راه منجر به ساخت و توليد در زمينههاي نانوتکنولوژي ميگردد. به عنوان مثال فتوسنتز يک ثروت و فناوري طبيعي بسيار با ارزش است. سلولهاي خورشيدي سيليکاتي تجارتي چندين درصد نور را به انرژي الکتريکي برميگرداند در صورتي که کلروپلاست آن را به انرژي شيميايي تبديل ميکند. اما سلولهاي خورشيدي نانوکريستالي که توسط گرتزل73 و همکارانش توسعه يافته است اصول طراحي کلروپلاست را به صورت خلاصه نشان ميدهند. آنها با الگوگيري از مکانيسمهاي فتوسنتز و اجزاء توليد و جداسازي با ماهيتهاي متفاوت (مانند کلروفيل ، فئوفيتين، پلاستوکوئينون و بقيه ناقلهاي الکترون) سلولهاي خورشيدي سيليکاتي را ابداع کرده که با نيمه هاديها فعاليت ميکنند. گرتزل عقيده دارد که براي تسخير انرژي فوتونها از مولکولهاي رنگي استفاده شود که در سطح خود از نانو کريستالهاي تيتانيوم براي جذب استفاده ميکنند. اين اجزاء نيمه هادي گذرگاه جمعآوري الکترودها ميباشند و دنبال اين هستند که با ترکيب عملگرهاي بسيار پايين و مواد با ارزش يک ابداع رقابتي ايجاد کنند.(عليرضا منصوريان و سيد مهدي گلستان هاشمي، ص70)
2- توليد حسگر مادون قرمز با الگوگيري از توانايي حسي حشرات
در سالهاي اخير پژوهش بر روي حسگرها با استفاده از مواد بيونيکي جديد گسترش يافته است. در اين پژوهش بيولوژيستها نقش اصلي را ايفا نمودهاند. براي نمونه حشرهاي به نام کاپديدا74تخمهايش را در ويرانههاي پس از آتشسوزي بوتهها به جا ميگذارد. اين حشره حسگر مادون قرمز بسيار حساسي دارد که ميتواند تا چند ده کيلومتر دورتر محل آتشسوزي را تشخيص دهد. پروفسور اسکميتز75 و ديگران در دانشگاه بن توضيح دادند که اين يک نوع حسگر مکانيکي ميباشد. رديفهاي متعدد سلولهاي حسي کروي شکل سنسيلم76 بر پشت چشمهاي اين حشره واقع شدهاند و هر سلول موهاي حسياي دارد که توسط ديوارههاي پوششي مو به سلولهاي عصبي متصل ميشود. در قسمت داخلي هر سلول حسي يک کانال باريک قرار دارد که با مايع پر شده است. پرتوافکني نور مادون قرمز سبب ميشود که به طور موثري انبساط گرمايي مايع داخل کانال انجام گرفته و از اين رو موهاي حسي فشرده شود و از طريق سيستم عصبي محرکهاي مکانيکي به کار افتد.(شکل 16) بر اساس اين يافتهها دانشگاه بن يک حسگر مادون قرمز قوي ايجاد کرده که نيازمند هيچ قطعه سرمابخشي نميباشد. اين حسگر يک اصول اجرايي بسيار ساده دارد، انبساط حرارتي مايع (آب) که در يک فضاي تنگ محدود شده و از طريق يک کندانسور ايجاد ميشود.
( Masatsugu Shimomura, 2010 )

شکل 16- سلولهاي حسي کروي شکل چشم کاپديدا

1-6-1-5- از ديدگاه عملکرد

1- سوسمار خاردار77
استراليا تا به امروز بدليل جانوران و گياهان خارقالعادهاش مشهور بوده است.سوسمارهاي استراليا در انواع مختلفي هستند.اما در اين ميان، گونهاي از يک جنس منحصر به فرد وجود دارد که دانشمندان از سال 1841 اين سوسمار را به عنوان مولوچهاريدوس78، يک ديو خاردار استراليايي شناختهاند. اين سوسمار در نواحي خشک استراليا بسيار زياد وجود دارد: استرالياي غربي، استرالياي جنوبي، سرزمين شمالي و کوئينزلند غربي. خشکي و شرايط خاک، عوامل اصلي در تعيين مکان زندگي مولوچهاريدوس بشمار ميروند.
احاطه شده در خار:
تقريباً تمام ويژگيهاي ظاهري اين سوسمار حاکي از عجيب بودن آن است، به آساني ميتوان گفت که اين غير عاديترين سوسماري است که هر کس ميتواند ببيند. اين موجودات پوشيده از خارهاي بلند و فلسهاي کشيدهاي هستند که در همه جهت ميرويند.نوک اين خارها، باريک، تيز و صاف هستند. در ميان اين فلسهاي پراکنده با نوکهاي بلند، قسمتهايي با فلسهاي کوچک، لوزي و متفاوت وجود دارند.با اين حال، رديفهاي زيادي از خارها که از پشت گردن تا انتهاي دم امتداد يافتهاند، روي اعضاي ديگر بدن اين جانور نيز وجود دارند. حتي بر روي سطح شکم نيز خارهاي کوچک، تيز و مخروطي شکلي وجود دارد که در سراسر اين سطوح فلسدار پراکنده شدهاند. در قسمت سر، به نظر ميرسد که هر يک از سوراخهاي بيني از بالا توسط يک خار مخروطي کوچک محافظت شده و يک خار بزرگ با خارهاي کوچکي در کنار آن از بالاي هر چشم بيرون آمده است.
گردن کشيدهي اين سوسمار داراي حلقههايي از خار مستقيماً در پشت سر بوده که بر روي يک برجستگي واقع شدهاند.
سطح قسمت پشت اين سوسمار از لحاظ ظاهري بوسيلهي خارها و الگوهاي رنگي با ميزان روشني متفاوت برجسته شده و ظاهر انبوهي از گياهان خشکيده و چينخورده بيابان را به او بخشيده است. (شکل 17)

شکل 17- سوسمار خاردار
رنگها و طرحها
از نزديک، اين موجود ميتواند داراي ظاهري درخشان و رنگي باشد، اگرچه از فاصلهي دور اين رنگها از رنگهاي يافت شده در طبيعت تقليد کرده و پيدا کردن اين سوسمار را دشوار ميسازد.پوست اين سوسمار قادر به بالا کشيدن آب به سمت دهان از طريق شبکهاي از کانالها که در ميان فلسها قرار دارد ميباشد. پوست آن داراي يک رنگ زمينهي زردفام، پوشيده از خالهاي تابناک به رنگ قرمز، زرد يا قهوهاي بوده که با خطوط سياه باريک پررنگ پوشيده شده است.اين سوسمار قادر به تغيير رنگ سريع بوده که اين توانايي وابسته به واکنش سلولهاي رنگ دانه در غشاء مياني پوست ميباشد.
آشاميدن از پوست خود:
دو دانشمند در دانشگاه استرالياي غربي در پرت براي نشان دادن اينکه آب در حقيقت به بالا و در سراسر سطح پوست اين سوسمار بسرعت و در تمام جهات حرکت ميکند، از يک رنگ آبي کلوئيدي استفاده کردند اما اين رنگ به سطح پوست نفوذ نکرد. تنها پس از آنکه اين حيوان در آب رنگ شده ايستاده و بطور آهسته کمي فک خود را باز و بسته کرد، آب رنگ شدهي روي سطح پوست اين سوسمار در معدهي او يافت شد.در حقيقت آب منتقل شده به پوست از طريق عملکرد مويي در سرتاسر سطح فلسها، به سمت کانالهاي ميان هر فلس پائين آمده و سپس از طريق اين شبکه کانال به سمت دهان براي بلعيدن جريان مييابد.
بدليل کمبود بارش باران در بيابانهاي استراليا، از نظر دانشمندان اين مکانيزم در واقع براي جمعآوري شبنم غليظ شدهي روي خارهاي اين سوسمار بويژه نوکهاي صاف بکار ميرود. آنگاه اين شبنم به سمت فلسها جريان مييابد.
محققان از اين سيستم استفاده کرده و دستگاهي را با الگوگيري از اين روش جهت جمعآوري آب توليد کردند که براي مناطق خشک و کم باران بتوان از طريق آن آب را جمعآوري و سپس مورد استفاده قرار دارد. (شکل 18)
(Sherbrooke, Wade C.,2011)

شکل 18- طريقه آشاميدن سوسمار خاردار از طريق پوست
1-7- علم بيونيک در آينده

آيند? بيونيک بسيار ثمربخش است. بيونيک اصولاً يکعلم رابط است. بيونيک در همکاري با بسياري از رشتهها نقش با ارزشي دارد، و انتظار ميرود که در آينده نيز با توجه به کوششهاي بسياري که

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درمورد صدف، توليد، چسب Next Entries دانلود تحقیق در مورد نفت و گاز