ساخت متریال جدیدی که انقلابی در امنیت خودرو ایجاد می‌کند!

ساخت متریال جدیدی توسط دانشمندان دانشگاه واشینگتن که جاذب ضربه است. این فراماده (metamaterial) از اوریگامی برای جذب ضربات شدید استفاده کرده و نیروی فشاری تصادف را به کشش نرم تبدیل می‌کند.
این یافته‌ها اهمیت بالقوه‌ای در همه چیز دارند، از ارسال بسته گرفته تا فرود فضانوردها. به گفته یکی از محققان، جینکو یانگ، استاد فضانوردی و هوانوردی دانشگاه واشنگتن، “اگر شما یک کلاه ایمنی که از این ماده تشکیل شده بپوشید و ضربه‌ای به کلاه وارد شود به هیچ وجه این ضربه را روی سرتان احساس نمی‌کنید”. در حقیقت او می‌گوید زمانی که ضربه به شما اصابت می‌کند، از یک فشار شدید به کشش سبک تبدیل می‌شود.

هنگامی که آن را در عمل می‌بینید به نظر جادو می‌رسد. ایده استفاده از فرمی که می‌تواند نیروی فشار را به نیروی کشش تبدیل کند غیر قابل درک است. چیزی که خود محققان هم به آن اعتراف می‌کنند.
راز این ماده در هندسه آن است. یانگ در یک بیانیه مطبوعاتی عنوان کرده، “این مواد شبیه لگو می‌باشند، بدین‌صورت که می‌توانید انواع ساختارها را با تکرار یک بلوک یا سلول واحد ایجاد کنید، بسته به نحوه چینش این سلول‌ها شما می‌توانید ماده‌ای با خواص مکانیکی منحصر به فرد ایجاد کنید که نمونه آن را در طبیعت نمی‌یابید”.
طبق تحقیق دانشگاه واشینگتن که در مجله Science Advances منتشر شد، از اوریگامی برای ساخت ۲۰ مدل از این سلول‌های انعطاف‌پذیر الهام گرفته شده است و از دستگاه پلاتر برش لیزر برای تولید شکل سه بعدی آن‌ها که در کامپیوتر شبیه‌سازی شده بود کمک گرفته شد.
سپس این قطعات را در یک تیر مشبک بلند کنار هم قرار می‌دهند. هر کدام از این قطعات در ماده به عنوان “چین تاشو” عمل می‌کند که قابلیت کاهش ضربه‌ای که به تیر وارد می‌شود را خواهد داشت. در حقیقت وقتی ضربه به هر قطعه وارد می‌شود، قطعه قبل آن بخشی از انرژی وارده را به عقب می‌راند و قطعه بعدی را می‌کشد، تا زمانی که این زنجیره در نهایت نیروی فشاری را از بین برده و به جای آن کشش نرم ایجاد کند.
پس از آن دانشمندان مدل‌های اولیه کامپیوتری خود را با مدل‌های فیزیکال از طریق اعمال نیروی فشاری مقایسه کردند و با استفاده از شش دوربین گوپرو و فیلمبرداری در حالت آهسته، نحوه عملکرد را ضبط نمودند. درنهایت مدل فیزیکال همانطور که شبیه سازی پیش‌بینی کرده بود عمل کرد و نیروی فشاری را به نیروی کششی تبدیل نمود.

در این شبیه‌سازی کامپیوتری، رنگ قرمز نشان دهنده موج ضربه‌ای فشار می‌باشد. رنگ آبی نمایانگر نیروی کششی است. می‌توانید در این تصویر نحوه تغییر رنگ قرمز به آبی را حول این ماده ببینید.

به گفته یاسوهیرو میازاوا، همکار پژوهشی که در حال اتمام دکترای خود در رشته هوانوردی و فضانوردی دانشگاه واشنگتن است، “نحوه تا خوردن سلول‌ها مهم است، این سلول اوریگامی شده واحد، نیروی فشاری وارده را نرم می‌سازد و بر روی تنش حاصل از آن تا زمانی که به حالت نرمال خود برگردد تاکید می‌کند.”

کاربردها بیشمارند. به گفته یانگ، “ضربه‌ها مسائلی هستند که ما روزانه با آنها درگیر می‌باشیم و سیستم ما رویکرد کاملاً جدیدی برای کاهش تاثیرات آن دارد”.
این سیستم در آینده می‌تواند در تحویل بسته توسط هواپیماهای بدون سرنشین آمازون مورد استفاده قرار گیرد. بدین صورت که با نصب قطعات اوریگامی شده دقیقا بالای بسته‌ها، فرود آنان را نرم‌تر سازد. همچنین می‌توان از این سیستم در سپر اتومبیل استفاده نمود تا اثر ضربه حاصل از تصادفات را کاهش داده و جان افراد را نجات داد.
یانگ همچنین به این نکته اشاره کرد که می‌توان با استفاده از مواد کامپوزیتی ساختارهای مشابه برای نیروهای بیشتر و اشیا بزرگتر ایجاد کرد. به گفته تیم می‌توانید این تکنولوژی را در سیستم‌های فرود به کار گیرید، همانند مواردی که در فرستادن مریخ‌پیما استفاده می‌شود یا بدون مصرف انرژی زیاد، فرود نرم برای فضاپیماهای اسپیس ایکس ایجاد کنید.

منبع: This magical metamaterial could revolutionize car safety and save lives