تیمی از محققان دانشگاه ماساچوست آمهرست اخیراً در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم اعلام کردند که یک ماده جامد لاستیک مانند جدید را مهندسی کرده اند که ویژگی های شگفت انگیزی دارد.
این ماده جامد قابل برنامه ریزی است و می تواند مقادیر بسیار زیادی انرژی را جذب و آزاد کند. روی هم رفته، این ماده جدید برای طیف گسترده‌ای از کاربردها، از توانمندسازی ربات‌ها برای داشتن قدرت بیشتر بدون استفاده از انرژی اضافی، تا کلاه ایمنی و وسایل محافظتی جدید که می‌توانند انرژی را بسیار سریع‌تر از بین ببرند، مورد استفاده قرار میگیرد.
آلفرد کراسبی، استاد علوم و مهندسی پلیمر در UMass Amherst می‌گوید: «یک نوار لاستیکی را تصور کنید. شما آن را به عقب می کشید، و وقتی آن را رها می کنید، در سراسر اتاق پرواز می کند. حالا یک نوار لاستیکی فوق العاده را تصور کنید. وقتی آن را از نقطه خاصی عبور می کنید، انرژی اضافی ذخیره شده در مواد را فعال می کنید. وقتی این نوار لاستیکی را رها می کنید.، یک مایل پرواز می کند."(به نوعی آزاد شدن انرژی)
این نوار لاستیکی فرضی از یک فراماده جدید ساخته شده است - ماده ای مهندسی شده که خاصیتی را در مواد طبیعی پیدا نمی کند - که یک ماده الاستیک{ موادی هستند که توانایی مقاومت در برابر نفوذ یا نیرویی تحریف کننده یا تغییر شکل دهنده را دارند و پس از برداشتن همان نیرو به شکل و اندازه اصلی خود برمی گردند.} و لاستیکی مانند را با آهنرباهای کوچکی که در آن جاسازی شده است ترکیب می کند. این ماده جدید "الاستو مغناطیسی" از یک ویژگی فیزیکی به نام تغییر فاز بهره می برد تا مقدار انرژی را که ماده می تواند آزاد یا جذب کند، تا حد زیادی تقویت نماید.
تغییر فاز زمانی اتفاق می‌افتد که یک ماده از حالتی به حالت دیگر حرکت می‌کند: به این فکر کنید که آب به بخار تبدیل می‌شود یا بتن مایع در یک پیاده رو سخت می‌شود. هرگاه ماده ای فاز خود را تغییر دهد، انرژی آزاد می شود یا جذب می شود. و جابه‌جایی‌های فاز فقط محدود به تغییرات بین حالت‌های مایع، جامد و گاز نیست - یک تغییر می‌تواند از یک فاز جامد به فاز دیگر رخ دهد. تغییر فازی که انرژی آزاد می‌کند می‌تواند به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار گیرد، اما دریافت انرژی کافی همیشه بخش دشوار بوده است.
کرازبی می گوید: «برای تقویت آزادسازی یا جذب انرژی، باید ساختار جدیدی را در سطح مولکولی یا حتی اتمی مهندسی کنید. با این حال، انجام این کار چالش برانگیز است و حتی انجام آن به روشی قابل پیش بینی دشوارتر است. اما با استفاده از فرامواد، میتوان بر این چالش‌ها غلبه کرد، و مواد جدیدی ساخته می شود، همچنین الگوریتم‌های طراحی را نیز توسعه می دهد محققان برای این ایده از برخی واکنش های سریع چون رعد و برق در طبیعت الهام گرفته اند.
با تعبیه آهنرباهای ریز در مواد الاستیک، میتوان انتقال فاز این فراماده را کنترل کرد. و چون تغییر فاز قابل پیش‌بینی و تکرار است، میتوان متاماده را طوری مهندسی کرد که دقیقاً همان کاری را که می‌خواهیم انجام دهد: ( جذب انرژی از یک ضربه بزرگ یا آزاد کردن مقادیر زیادی انرژی برای حرکت یک انفجاری.)
این تحقیق که توسط آزمایشگاه تحقیقاتی ارتش ایالات متحده و دفتر تحقیقات ارتش ایالات متحده و همچنین موسسه فناوری هاربین، شنژن (HITSZ) پشتیبانی می‌شود، در هر سناریویی که به ضربه‌های پرقدرت یا پاسخ‌های سریع رعد و برق نیاز است، کاربرد دارد.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید