زره های ضد گلوله با چاپ سه بعدی - مهسان بلاگ

به گزارش جام جم آنلاین به نقل از نیواطلس، موادی که در واکنش به بعضی محرک ها دچار تغییراتی در خواصشان می شوند، ظرفیت بسیار خوبی برای استفاده در بسیاری از زمینه ها، از رباتیک و مراقبت های پزشکی گرفته تا هواپیما های فراهم می نماید. مثال نو از این نوع فناوری تغییر شکل محصولی است که از زره های باستانی زنجیره ای الگوبرداری شده است؛ در این محصول با کنار قفل شدن ذرات واسط که به صورت بسیار منظمی در بین ذرات قرار می گیرند، ماهیت ماده از حالت انعطاف پذیر به سفت تغییر پیدا می نماید.

این ماده با همکاری دانشمندان دانشگاه فناوری نانیانگ سنگاپور و پژوهشگاه فناوری کالیفرنیا در ایالات متحده تهیه شده است. آن ها این ماده را به اسم نوعی پارچه پوشیدنی ساختارمند توصیف نموده اند. از نظر فیزیکی، قابلیت های این پارچه بر اثر خاصیتی به نام انسجام گرایی (Jamming Transition) به وجود می آید. این همان خاصیتی است که باعث می گردد برنج یا حبوباتی با خلاء بسته بندی می شوند، بسته بسیار سفت و محکم و غیرمنعطفی ایجاد گردد.

این تیم تحقیقاتی میخواهد پارچه ای بسازد که بتواند به آسانی از حالت نرم و تاشو به حالت سفت و مقاوم تغییر پیدا کند. مثال تخیلی این محصول نحوه تبدیل شنل بتمن به گلایدر در فیلم بتمن شروع می نماید اشاره نمود. برای انجام این کار، تیم تحقیقاتی ابتدا چگونگی این موضوع که ذرات دارای ساختار توخالی بتوانند در صورت دریافت فرمان در هم قفل شده و پارچه ای سفت ایجاد نمایند را آنالیز کردند.

دکتر وانگ ییفان، نویسنده مقاله این مطالعه می گوید: با الهام از زره های باستانی زنجیره ای، ما از ذرات توخالی پلاستیکی برای افزایش سفتی پارچه های قابل تنظیم مان استفاده نموده ایم. برای افزایش سفتی و مقاومت این محصول، در حال حاضر در حال مطالعه بر روی فلزات مختلف از جمله آلومینیوم هستیم، که می تواند برای کاربرد های صنعتی با مقیاس بزرگتر مانند پل ها یا ساختمان ها که احتیاج به ظرفیت تحمل بیشتری دارند، استفاده گردد.

ذرات هشت ضلعی در این مطالعه با پلاستیک های نایلونی در آرایش زره مانند، چاپ سه بعدی می شوند. سپس در یک پاکت پلاستیکی با استفاده از خلا به هم فشرده می شوند. این امر چگالی بسته بندی را افزایش می دهد و ذراتی که با دقت طراحی شده را به داخل هم فشرده می نماید و نقاط تماس بین آن ها را افزایش می دهد، در نتیجه ساختاری 25 برابر مستحکم تر ایجاد می گردد.

زمانی که بافت زره مانند فشرده می گردد، می تواند وزنی معادل 50 برابر وزن خود را نگه دارد

هنگامی که این بافت در یک ساختار تخت مانند میز به کار برود، می تواند بار های 50 برابر وزن خود را تحمل کند. در آزمایشی دیگر، یک توپ فولادی کوچک در حالت انعطاف پذیر بافت روی آن انداخته شد، که باعث تغییر شکل آن تا 26 میلی متر شد. سپس هنگامی که این کار را روی بافت در حالت سخت تکرار کردند، اما در این حالت فقط 3 میلی متر فرو رفتگی ایجاد شد.

سپس دانشمندان نسخه ای از این بافت را با استفاده از آلومینیوم به صورت سه بعدی چاپ کردند. بافت حاصل انعطاف پذیری و نرمی یکسانی مانند بافت نایلونی داشت. اما در حالتی که ذرات به هم فسرده شدند، به علت ویژگی های سختتر آلومینیوم در مقایسه با نایلون، این بافت بسیار سفت تر شد.

این گروه تحقیقاتی، به جای استفاده از پاکت پلاستیکی که برای پوشش نایلونی استفاده می گردد، استفاده از نوعی الیاف سخت به نام کِولار (Kevlar) به اسم پوشش ذرات را در نسخه فلزی پیشنهاد داده اند تا از این طریق پارچه ای محافظ برای جلیقه های ضد گلوله فراوری گردد. سایر کاربرد های احتمالی برای هر دو نسخه شامل ماشین های پوشیدنی برای حمایت از اندام های حرکتی، گچ های تطبیقی است که با مقدار بهبود بیمار سفتی آن ها تغییر می نماید، یا حتی پل هایی که می توان آن ها را در صورت احتیاج آزاد و سفت کرد.

این تیم در حال حاضر در حال مطالعه برای بهبود عملکرد مواد مصرفی برای فراوری این نوع بافت و بعلاوه آنالیز راه های نو برای سفت شدن بافت با استفاده از مغناطیس، دما و الکتریسیته است.

این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.

tani-buy.ir: مجله تانی بای، مقالات اقتصادی و کسب و کار

bigkurosh.ir: مجله کوروش بزرگ، وبلاگ خبری، تاریخی و تحلیلی