چاپ

اين طراحي جديد براي فراماده‌ها (Metamaterials)، يعني موادي که با دستکاري‌هاي مهندسي خواصي ويژه که در طبيعت وجود ندارد پيدا مي‌کنند، کاربردهاي بسيار متنوعي دارند از جمله اين که مي‌توان کيسه‌هاي هواي (نه به مفهوم رايج، بلکه عملکرد آنها را) را در بدنه خودرو تعبيه کرد يا تايرهايي براي دوچرخه ساخت‌ که به طور خودکار نرمي و سختي خود را تغيير مي‌دهند.
آن چه که موجب شده دانشمندان نگاه ويژه‌اي به رويکرد جديد داشته باشند، مقاومت فوق‌العاده بالاي آن نسبت به تغيير شکل‌هاي مکرر است؛ به اين معني که در طراحي جديد هيچ صدمه‌اي به اجزا تشکيل دهنده مواد وارد نشده و انرژي چندان زيادي هم مصرف نمي‌کند.
در اين رابطه”ژيائومينگ مائو“ از فيزيکدانان دانشگاه ميشيگان و از اعضاي ارشد پروژه اين طور مي‌گويد: ”ويژگي جديد و بسيار جالب اين فراماده امکان تغيير شکل در قالب يک شي بسيار نرم يا فوق‌العاده نرم‌ است. معمولا تغيير ميزان استحکام مواد رايج کنوني بسيار دشوار است؛ ماده يا سخت مي‌شود يا نرم. در حالي که فراماده جديد اين دو ويژگي را توامان دارد.“
براي مثال مواد پر کننده‌ي دندان را در نظر بگيريد؛ بعد از قرار گرفتن در دندان، بدون مته‌کاري و آسياب کردن توسط دندانپزشک به هيچ عنوان امکان تغيير آنها وجود ندارد.
مائو و همکارانش با تکنيکي جديدي که اختراع کرده‌‌اند قوانين طبيعت را به دور زده‌اند. همان گونه در ويدئوي آنها نشان مي‌دهد، هندسه‌ي مواد جديد مبتني بر شبکه‌اي از پايه‌هايي بسيار کوچک است که توسط لولاهاي متعددي به يکديگر متصل شده‌اند.
با تغيير شکل ساختار شبکه‌ مانند، ويژگي‌هاي سطح ماده تغيير کرده و در قسمت لبه‌ها نرم‌تر يا محکم‌تر مي‌شود.
اما از آن جايي که تمام کشش به لولاها وارد مي‌شود، ساختار اصلي هيچ تغييري نخواهد کرد؛ به تعبير پژوهشگران پروژه از توپولوژي آنها محافظت مي‌شود.
طراحي جديد راه را براي ساخت موشک‌هايي که هنگام پرتاب فوق‌العاده محکم بوده و در زمان فرود آمدن روي زمين نرم‌ خواهند شد، هموار خواهد کرد؛ ضمنا مي‌توان از براي ساخت چرخ‌هايي خاص در وسايل نقليه استفاده کرد که در هنگام تصادف، فشار وارده را به خود جذب مي‌کنند.
در اين رابطه مائو اضافه مي‌‌کند: ”هنگام رانندگي دوست داريد خودرو کاملا محکم بوده و فشار وارده را تحمل کند. اما هنگام تصادف بهتر است قطعات مختلف به کار رفته در آن نرم‌تر شده و انرژي ايجاد شده از تصادف را جذب کرده و در نتيجه از سرنشينان خودرو محافظت شود.“
اگر چه اين ماده‌ي ترکيبي جديد به تازگي متولد شده اما پتانسيل‌هاي بالقوه‌ي استفاده از آن بي‌شمارند.
ويژگي‌هاي اين نوع فراماده‌ها تنها با اجزاء سازنده‌ي آنها تعريف نشده و چگونگي قرارگيري اين اجزاء کنار يکديگر هم نقش مهمي در تعيين آنها دارد؛ نحوه‌ي خاص قرارگيري اين اجزاءکنار يکديگر اين امکان را به دانشمندان مي‌دهد که روپوش‌هاي مخصوص رادارگريز بسازند يا موادي بسازند که با قرار گرفتن در معرض گرما يا سرما، تغيير وضعيت دهند.
ساخت اين فراماده واقعا کار بزرگي است و حوزه‌هاي مختلفي را متحول خواهد کرد. اگر خودروي بعدي شما بدون نياز به کيسه‌هاي هواي جداگانه قادر به جذب فشار وارد آمده‌ي ناشي از تصادف باشد، فراموش نکنيد از چه کساني بايد تشکر کنيد!
اين پژوهش در ژورنال Nature Communications منتشر شده است.