به سختی آجر، به نرمی تشک؛ کشف یک ماده جدید و شگفت‌انگیز

ترجیح می‌دهید به یک دیوار آجری برخورد کنید یا یک تشک؟ برای اکثر مردم، انتخاب بین این دو دشوار نیست. دیوار آجری سفت است و ضربه‌ها یا ارتعاشات را به خوبی جذب نمی‌کند در عوض تشک نرم است و ضربه‌گیر خوبی به حساب می‌آید اما گاهی در طراحی مصالح به هر دوی این ویژگی‌ها نیاز داریم. موادی که باید در جذب ارتعاشات خوب عمل کنند اما باید به اندازه‌ای محکم باشند که تحت فشار فرو نریزند.

اکنون گروهی از محققان موسسه فیزیک دانشگاه آمستردام (UvA) راهی برای طراحی موادی یافته‌اند که هر دوی این ویژگی‌ها را دارند.

به طور معمول دو مشخصه‌ی یک ماده به طور متقابل منحصر به فرد است یعنی یک ماده یا مستحکم است، یا می‌تواند ارتعاشات را به خوبی جذب کند اما به ندرت ماده‌ای وجود دارد که بتواند هر دوی این ویژگی‌ها را داشته باشد.

با این حال، اگر بتوانیم موادی بسازیم که هم سفت باشند و هم در جذب ارتعاشات خوب عمل کنند، کاربردهای زیاد بالقوه‌ای خواهند داشت؛ برای مثال از طراحی در مقیاس نانو گرفته تا مهندسی هوافضا.

گروهی از محققان دانشگاه آمستردام اکنون راهی برای ایجاد موادی یافته‌اند که سفت هستند، اما همچنان در جذب ارتعاشات خوب عمل می‌کنند و نکته‌ی مهم دیگر این که می‌توان آنها را بسیار سبک ساخت.

دیوید دایکسترا (David Dykstra)، نویسنده‌ی اصلی این مقاله، توضیح می‌دهد: ما کشف کردیم که نکته در استفاده از موادی است که مانند ورقه‌های فلزی نازک، خم می‌شوند.

وقتی این ورقه‌ها به روشی هوشمندانه در کنار هم قرار می‌گیرند، سازه‌های ساخته شده به جاذب‌های عالی ارتعاش تبدیل می‌شوند که در عین حال، بخش زیادی از سختی موادی که از آن ساخته شده‌اند را حفظ می‌کنند. علاوه بر این، نیازی نیست که ورق‌ها ضخامت زیادی داشته باشند و بنابراین می‌توان این مواد را به نسبت سبک ساخت.

کاربردهای زیاد

محققان به طور کامل خواص این مواد را بررسی کردند و دریافتند که همه‌ی آنها این ترکیب جادویی سختی و توانایی در از بین بردن ارتعاشات را نشان می‌دهند.

از آنجایی که مواد شناخته شده‌ی دیگر، این مجموعه‌ی مطلوب از خواص را یکجا در خود ندارند، مواد آزمایشگاهی جدید یا فرامواد دارای طیف وسیعی از کاربردهای بالقوه در مقیاسی بسیار وسیع هستند.

از کاربردهای احتمالی آن‌ها می‌توان به استفاده در صنایع هوافضا، خودرو و بسیاری دیگر از طرح‌های عمرانی اشاره کرد. همچنین در مقیاس میکرو کاربردهایی مانند توسعه میکروسکوپ وجود دارد.

دایکسترا می‌گوید: انسان‌ها دوست دارند چیزهای گوناگون بسازند که برخی کوچک و برخی بزرگ هستند و ما تقریبا همیشه می‌خواهیم این سازه‌ها سبک باشند.

اگر بتوان این کار را با موادی که هم سفت و هم جاذب خوب ضربه هستند انجام داد، بسیاری از طرح‌های موجود می‌توانند بهبود یابند و بسیاری طرح‌ جدید ایجاد شوند. در حقیقت هیچ انتهایی برای کاربردهای ممکن وجود ندارد.

منبع: ایسنا