چوب فلزی ابداع شد!

چوب فلزی ابداع شد! این با من: یك تكنیك جدید برای تبدیل فلزات معمولی به ˮچوب فلزیˮ(metallic wood) با نسبت بسیار قوی قدرت به وزن توسعه یافته است.


به گزارش این با من به نقل از ایسنا و به نقل از گیزمگ، دانشمندان دانشكده مهندسی و علوم كاربردی دانشگاه پنسیلوانیا، دانشگاه ایلینوی و دانشگاه كمبریج با دستكاری مواد در مقیاس اتمی ادعا می كنند كه یك ورق از نیكل ساخته اند كه استواری تیتانیوم را دارد اما پنج برابر سبك تر است.
به این گونه فلزات به این علت "چوب فلزی" گفته می شود كه علاوه بر وزن سبك تر نسبت به فلز، ساختاری شبیه به چوب دارند.
قوی بودن به اندازه فولاد یك كلیشه است، اما در مورد این یكی درست است. فولاد بسیار قوی و مقرون به صرفه است و یك فرد معمولی هر روزه دهها تن از آنرا در چارچوب پل ها، وسایل نقلیه و ساختمان ها می بیند.
با این وجود، فولاد و فلزات دیگری كه ما به صورت روزمره استفاده می نماییم، آن قدری كه ظرفیت دارند قوی نیستند. ساختار خطی بلوری كه فلزاتی مانند فولاد، آلومینیوم و تیتانیوم را تشكیل می دهد، قدرت و انعطاف پذیری آنها را به همراه می آورد، اما این ساختار كامل نیست. بدین سبب نیروهایی كه به این فلزات تحت فشار اعمال می شود موجب می شوند كه اتم ها در آنها بلغزند و استواری فلز كم شود.
بعنوان مثال اگر تیتانیوم ساختار ایده آل خودرا داشت، ۱۰ برابر قوی تر بود.
یك راه برای غلبه بر این معضل در چوب معمولی پیدا می شود. سلولز خالص كه یك عنصر مهم در چوب است، مثل خمیر جامد است، اما زمانی كه به ساختار پیچیده چوب تبدیل می شود آن قدر قوی می شود كه با فولاد قابل مقایسه است.
دلیل آنكه فولاد بسیار قوی تر بنظر می رسد این است كه بسیار متراكم تر از چوب است.


محققان به رهبری "جیمز پیكول" استادیار گروه مهندسی مكانیك و مكانیك كاربردی در دانشگاه پنسیلوانیا روش های جدیدی را برای احداث ساختار متخلخل در فلز و بخشیدن قدرت چوب به آن یافته اند.
در گذشته این كار با یافتن راه هایی برای تبدیل فلز مذاب به فوم یا استفاده از چاپ سه بعدی با دقت ۱۰۰ نانومتر برای ساخت چنین ساختاری انجام می شد. مشكل این است كه فوم فلزی برای استانداردهای مهندسی مدرن خام است، در حالیكه روند چاپ سه بعدی آهسته و دشوار است.
"پیكول" می گوید: دلیل اینكه ما آنرا "چوب فلزی" نامیدیم تنها به خاطر چگالی مشابه آن با چوب نیست، بلكه طبیعت سلولی آن است. مواد سلولی، متخلخل هستند. اگر شما به یك حبه چوب نگاه كنید متوجه خواهید شد كه قسمت هایی ضخیم و متراكم برای نگهداری ساختار و قطعاتی متخلخل برای پشتیبانی از عملكرد بیولوژیكی مانند حمل و نقل سلول ها وجود دارند.
وی ادامه داد: ساختار ما مشابه چوب است. محصول ما دارای قسمت هایی ضخیم و متراكم با ستون های فلزی قوی و مناطقی متخلخل با شكاف های هوا است.
بگفته محققان، كلید این بود كه برای افزایش قدرت بیشتر به مقیاس های بسیار كوچك تری بروند.


این فرآیند بسیار گران قیمت است. با این وجود هدف این است كه یك زیرساخت توسعه داده شود كه اجازه دهد مقادیر بیشتری از این ماده با قیمت ارزان تر تولید شود.
یكی دیگر از پتانسیل های جالب این فناوری این است كه فضای خالی در فلز می تواند با مواد دیگری پر شود. خیلی از منافذ در چوب برای نگهداری سلول های زنده و انتقال آب و مواد مغذی مورد استفاده قرار می گیرد و چوب فلزی باز می تواند مثلاً برای تولید چیزهایی مانند یك بال هواپیما یا یك پای مصنوعی استفاده گردد كه خودشان نیروی خودشان را تأمین می كنند.
این تحقیق در مجله Nature Scientific Reports انتشار یافته است.



1397/11/10
01:21:30
5.0 / 5
20
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
نظر شما در مورد این مطلب
نام:
ایمیل:
نظر:
سوال:
= ۷ بعلاوه ۲
این با من - انجام پروژه
inbaman.ir - حقوق مادی و معنوی سایت این با من محفوظ است

این با من

انجام پروژه های شما