Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (MIT) և Northeastern համալսարանի գիտնականները նոր տեսակի նյութեր են ստեղծել, որոնք ավելի լավ են դիմանում հարվածներին և թույլ են տալիս կառավարել իրենց կոշտությունն ու մեխանիկական հատկությունները։ Դրանք հիմնված են ոչ թե կրկնվող, կանոնավոր կառուցվածքների, այլ տարբեր չափերի տարրերից կազմված բարդ ցանցերի վրա։
Նոր նյութերը ստացել են «մասշտաբներով հարուստ մետանյութեր» անվանումը։ Դրանց կառուցվածքը ոգեշնչված է բնության մեջ հանդիպող ցանցերից՝ տերևների երակներից և ճպուռների թևերի կառուցվածքից, ինչպես նաև սոցիալական ցանցերի կապերից։ Հետազոտության արդյունքները հրապարակվել են Nature ամսագրում։
Սովորական մետանյութերը կառուցում են մեկ փոքրիկ տարրի կրկնությամբ՝ ստեղծելով կանոնավոր նախշեր։ Նոր մոտեցման դեպքում գիտնականներն օգտագործել են տարբեր հաստության ու երկարության փոքր հենակներ, որոնք միանում են իրար՝ կազմելով խիտ ցանց։ Այս կառուցվածքը թույլ չի տալիս, որ նյութի մի հատվածի վնասվելու դեպքում ամբողջը միանգամից կորցնի ամրությունը։
Հետազոտողները մշակել են ալգորիթմ, որը տարբեր չափերի հենակներից ստեղծում է օպտիմալ ցանց՝ կախված նյութի ցանկալի հատկություններից։ Այնուհետև 3D տպագրությամբ պատրաստել են փորձանմուշներ և համեմատել դրանք սովորական ցանցավոր ու մեղրաբջջային կառուցվածքներով մետանյութերի հետ։ Փորձերը ցույց են տվել, որ նոր նյութերն ավելի լավ են դիմանում սեղմմանն ու հարվածներին, ինչպես նաև կարողանում են պաշտպանել իրենց ներսում տեղադրված փխրուն առարկաները։
Related News
Այս մոտեցումը կարող է կիրառվել հարվածներ կլանող սաղավարտների ու զրահների, ինչպես նաև ձայնային ալիքները և թրթռումները կենտրոնացնող նյութերի ստեղծման համար։
Այս աշխատանքի առանձնահատկությունն այն է, որ գիտնականները փոխել են ոչ թե պարզապես նյութի բաղադրությունը, այլ դրա ներսում ուժերի տարածման սկզբունքը։ Կանոնավոր կառուցվածքներում մեկ հատվածի վնասվելը կարող է ազդել հարակից նույնատիպ տարրերի վրա, իսկ նոր ցանցում տարբեր չափերի ու հաստության հենակները վնասման էներգիան տարածում են ավելի մեծ հատվածի վրա։ Սա նյութի դիմացկունության հարցին այլ մոտեցում է առաջարկում։
Գործնական կիրառությունների տեսանկյունից հատկապես հետաքրքիր է, որ նույն նախագծման մեթոդով հնարավոր է ստանալ տարբեր կոշտություն ունեցող կառուցվածքներ՝ փոխելով ընդամենը երկու հիմնական պարամետր։ Սակայն փորձարկված նմուշների արդյունքները դեռ ինքնաբերաբար չեն նշանակում, որ նման նյութերը պատրաստ են լայն կիրառման։ Հաջորդ կարևոր քայլը կլինի պարզել, թե ինչպես են դրանք իրենց պահում իրական պայմաններում և որքան արդյունավետ կարելի է արտադրել տարբեր չափերի ու նշանակության իրեր։
