استفاده از نانوالیاف برای محافظت از فضانوردان و سربازان

یکی از مشکلات اصلی تجهیزات حفاظتی که فضانوردان، آتش نشانان یا سربازان از آن استفاده می‌کنند این است که این تجهیزات به اندازه کافی برای محافظت این افراد در برابر تهدیدات بالستیک و به طور معمول شرایط آب و هوایی سخت(بی‌نهایت گرم یا بی نهایت سرد) محکم و مناسب نیستند. علاوه بر آن بسیاری از تجهیزات حفاظتی امروزی از لایه‌های مختلفی از مواد مختلف ساخته شده است که این موضوع سبب سنگین شدن آنها می‌شود تا جایی که تحرک کاربر را تحت تاثیر قرار می‌دهند و میزان تحرک آن را به شدت محدود می‌کنند. برای حل این مشکل محققان دانشگاه هاروارد به رهبری پروفسور"کیت پارکر"(Kit Parker) و با همکاری ارتش آمریکا و آکادمی نظامی ایالات متحده معروف به "وست پوینت"(West Point) ماده نانوالیافی چند منظوره با وزن سبک ایجاد کرده‌اند.
"کِولار"(Kevlar) و "تارون"(Twaron) دو محصول تجاری هستند که در تجهیزات محافظتی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کِولار نام تجاری برای الیاف ساخته شده از پارا آرامید قوی و سبک است که با دیگر آرامیدها مثل نومکس و تکنورا ارتباط دارد. به‌طور معمول به صورت نخ یا پارچه‌های بافته شده یا به عنوان یک بخش از مواد کامپوزیتی استفاده می‌شود. تارون نیز یک الیاف آرامیدا است. الیاف آرامیدا(Aramid fibers) یک نوعی از الیاف مقاوم در برابر حرارت و الیاف مصنوعی قوی است. آرامیدا در هوا فضا و برنامه‌های نظامی، زره بالستیک و مواد مرکب بالستیک مورد استفاده در لاستیک دوچرخه کاربرد دارد، و یک جایگزین برای آزبست است.

هر دو این مواد بسته به نوع تولیدشان، می‌توانند محافظت بالستیکی یا حرارتی ارائه دهند. به عنوان مثال ساختار کریستالی کاملاً بافته شده کِولار آن را به یک ماده مناسب برای استفاده در جلیقه‌های ضد گلوله تبدیل کرده است و ماده هواژل متخلخل کِولار نیز از افراد در برابر گرما بسیارزیاد محافظت می‌کند.
"گونزالز"(Gonzalez ) در بیانیه مطبوعاتی دانشگاه هاروارد گفت: ایده ما این بود که از پلیمر کولار برای ترکیب ساختار بافته شده الیاف با متخلخل هواژل استفاده کنیم تا الیاف بلند و مداوم با فاصله متخلخل بین آنها ایجاد کنیم. در این سیستم، الیاف بلند دارای مقاومتی بالا در برابر برخورد مکانیکی هستند و منافذ نیز انتشار حرارت را محدود می‌کنند.
محققان این مطالعه به همین منظور از تکنیکی به نام"غوطه وری ریسندگی جت چرخشی"(iRJS ) استفاده کردند که این تکنیک نیز توسط گروه زیست فیزیک دانشگاه هاروارد برای تولید الیاف ایجاد شده است.
گونزالز گفت: هدف نهایی، طراحی ماده چند منظوره‌ای بود که بتواند از افرادی همچون فضانوردان یا سربازان که در محیط‌هایی با شرایط آب و هوایی سخت کار می‌کنند محافظت کند.
دفتر توسعه فناوری هاروارد درخواست ثبت اختراع این فناوری را تکمیل کرده و اکنون به دنبال فرصتی برای تجاری سازی نانوالیاف است.
یافته‌های این مطالعه در مجله "Matter" منتشر شده است.