شش مصالح شگفت انگیز پیش رو می توانند مستقیم به خانه ، دفتر، ماشین و غیره شما راه یابند. دینا اسپکتور (Dina Spector) در Business Insider به تازگی شش عدد از نویددهنده ترین مصالح را جمع آوری کرده است. با اینکه در حال حاضر، کاربردهای بالقوه ی آن ها تا حد کمی شناخته شده است اما احتمالات بی پایان است.
دانشمندان دائما به دنبال یافتن مصالح سبک تر، مستحکم تر، و از نظر انرژی کارآمدتر هستند. در اینجا به بعضی از مصالح که روش های ساختن چیزها را در آینده تغییر خواهند داد، نگاه اجمالی خواهیم انداخت.
گرافین (Graphene) بشدت نازک و مستحکم است.
چیست: گرافین یک ماده ساخته شده از کربن خالص است . کربن در یک الگوی لانه زنبوری در یک ورق به ضخامت یک اتم مرتب شده است. راهی دیگر برای به یاد آوردن گرافین: هر بار که با استفاده از مداد می نویسیم، در واقع یک لایه از گرافین درست می کنیم.
چقدر قابل تغییر است: گرافین یک “ماده ی اعجاز انگیز” خوانده می شود زیرا نازک، مستحکم، منعطف، هادی الکتریسیته و تقریبا شفاف است. کاربردهای بالقوه ی آن در واقع بی حد و حصر است. پژوهشگران گرافین در سال 2012 برای توسعه ی مواد شگفت انگیز جایزه ی نوبل فیزیک بردند و حال شما می توانید این ماده را حتی در آشپزخانه ی خود تولید کنید.
کاربردهای پیشنهادی: سلول های خورشیدی، صفحات لمسی، نمایشگرهای کریستال مایع، فن آوری نمک زدایی، مصالح هوافضا، ترانزیستورهای کارآمدتر، حسگرهای شیمیایی که می توانند مواد قابل انفجار را بیابند.
عکس توسط دانشگاه منچستر
یک ماده ی ضدآب فوق العاده که قطرات را به بیرون پرت می کند.
چیست: سطح بافت دار با مخروط های بسیار کوچک قطرات آب را دفع می کند. سطوح آبگریز عالی که توسط یک تیم در آزمایشگاه بروکهاون (Brookhaven) در نیویورک ساخته شده است شبیه سایر مواد مقاوم در برابر آب نیست زیرا می تواند در شرایط حرارت، فشار و رطوبت شدید نیز دوام بیاورد.
چقدر قابل تغییر است: این سطوح نه تنها مرطوب نمی شوند، بلکه زمانی که قطرات آب با خود خاک حمل می کنند،نیز تمیز باقی می ماند زیرا از روی آن ها می لغزند.
کاربردهای پیشنهادی: پوشش بدنه کشتی، قطعات خودرو و تجهیزات پزشکی ، شیشه ی جلوی خودرو و هواپیما، توربین بخار مولدهای برق.
آئروگرافیت (Aerographite) حدود 75 برابر سبک تر از استیروفوم (Styrofoam) است.
چیست: آئروگرافیت که توسط محققان در دانشگاه تکنولوژی هامبورگ در سال 2012 تولید شد از شبکه ای از لوله های توخالی کربن ساخته شده است. رنگ آن سیاه است (زیرا تقریبا به طور کامل اشعه های نوری را جذب می کند.)، در دمای اتاق ثابت و پایدار است و قادر به هدایت الکتریکی است. این ماده خیلی مستحکم است اما قابل خم شدن است.
چقدر قابل تغییر است: این ماده می تواند تا 95 درصد فضایی که در حالت عادی اشغال می کند فشرده شود و بدون اینکه آسیب ببیند، به فرم اولیه ی خود باز گردد. تنش این ماده را حتی مستحکم تر می کند. این ماده منحصر به فرد است زیرا بیشتر مواد سبک می توانند فشرده شوند اما نمی توانند در مقابل تنش مقاومت کنند. این ماده همچنین می تواند ارتعاش زیاد را تحمل کند که به این معناست که می توان از آن در هواپیما و ماهواره ها استفاده کرد.
کاربردهای پیشنهادی: باتری فندک برای اتومبیل های برقی و دوچرخه ها، سیستم های کارآمدتر تصفیه آب و هوا، هوانوردی و ماهواره ها
یک ماده ی فوق العاده نازک در مقابل اشیایی با سرعت زیاد محافظی فراهم می کند.
چیست: یک ماده ی فوق العاده نازک که توسط محققان دانشگاه رایس و MIT تولید شده است می تواند پرتابه های با سرعت حرکت بالا مانند یک گلوله ، که در مسیر آن است را متوقف کند. این ماده از لایه های متناوب لاستیک و شیشه که هر کدام فقط 20 نانومتر ضخامت دارد ساخته شده است و برای پراکنده کردن انرژی مفید است. بعد از برخورد گلوله با دانه های بسیار کوچک شیشه، ماده ی پلی یورتان پیچیده نه تنها گلوله ها را متوقف می کند بلکه آن ها را درون خود زندانی می کند و این کار باعث می شود ظاهر آن اینگونه به نظر برسد که هیچ آسیبی ندیده است.
چقدر قابل تغییر است: وقتی ضربه اتفاق می افتد این ماده به مایع تبدیل می شود تا انرژی را پراکنده سازد و سپس به سرعت سخت می شود تا راه ورود را ببندد. “هیچ آسیب قابل رویتی وجود ندارد” این را محقق این پروژه ند توماس (Ned Thomas) در یک بیانیه توضیح داد و افزود: ” می توانید هنوز از میان آن ببینید. این ماده یک ماده ی بالستیکی برای شیشه ی جلوی ماشین خواهد بود.”
کاربردهای پیشنهادی: حفاظت از ماهواره ها در مقابل شهاب سنگ ها و دیگر خرده های فضایی، پره های توربین های جت مستحکم تر، زره های سبک تر و محکم تر برای سربازان و پلیس.
ند توماس، رئیس دانشکده ی مهندسی جرج آر. براون (George R. Brown) در رایس(Rice) و دانشمند مواد ، یک صفحه ی دایره ای با گلوگه هایی که متوقف کرده و درون خود نگهداشته است. تصویر از تامی لاورگن (Tommy LaVergne)
باکتری زنده برای ساخت بتن خود ترمیم استفاده می شود.
چیست: بتن یک مصالح محبوب ساختمانی است، اما در معرض ترک برداشتن قرار دارد. آب و کلراید از یخ زدن نمک می تواند در شکاف های موجود نفوذ کند و آن ها را بزرگ تر نماید. با گذشت زمان، این می تواند یک مشکل خطرناک (و پر هزینه) شود. بتن خود ترمیم، که توسط دانشمندان دانشگاه دلف در هلند توسعه پیدا کرد از باکتری های زنده- مخلوط در بتن قبل از روان شدن- برای پوشاندن آن شکستگی ها استفاده می کند.
چقدر قابل تغییر است: زمانی که آب به داخل ترک ها می رسد، باکتری ها فعال می شوند و یک ترکیب از سنگ اهک به نام کلسیت تولید می کنند که ترک را کاملا پر می کند. محققان هنوز تست هایی در فضای آزاد ترتیب می دهند تا ببینند که آیا از این بتن می توان برای مصرف واقعی استفاده کرد.
کاربردهای پیشنهادی: پیاده روها، پی(فونداسیون) ساختمان، سایر سازه های معماری
هاگ باکتری که به ترکیب بتن اضافه شده است با آب فعال می شود. تصویر توسط Totally Concrete Club/YouTube
ماده ی شبیه استخوان که سبک تر از آب اما محکم تر از بعضی از انواع فولاد است.
ینس بائر(Jens Bauer) در موسسه ی تکنولوژی کارلسروهه اخیرا ماده ای با ساختار لانه زنبوری را توسعه داده است که چگالی اش کمتر از آب است اما از بعضی از اشکال فولاد سخت تر است.
ینس بائر بیان کرد:”این ماده ی ساختمانی سبک وزن جدید شبیه سازه ی چوب بستی خانه های ساخته شده از الوار کوتاه(half-timbered) با تیرهای افقی ، عمودی و قطری است” .
نمونه های این محققان” دارای 45 درصد تا بیش از90 درصد هوا است که آن را بشدت سبک می سازد در صورتی که 46000 پوند در هر اینچ مربع فشار را تحمل می کند.”
چقدر قابل تغییر است: با اینکه در حال حاضر اشیای ساخته شده از این ماده تنها می توانند در بازه ی میکرومتر ساخته شوند، اما اولین بار است که دانشمندان توانسته اند از ” نسبت مقاومت به وزن تمام مواد مهندسی با چگالی زیر 1,000kg/m3 ” پیشی بگیرند.
کاربردهای پیشنهادی: عایق کاری، کمک فنر یا ضربه گیر ، فیلترها در صنعت شیمیایی ودارویی.
این مقاله نوشته شده توسط دینا اسپکتور اولین بار در Business Insider منتشر شد.
منبع:
Dina Spector, Business Insider. “Six “Miracle” Materials That Will Change Their Industries” 21 May 2014
مقداد علی بخشی هستم. موسیقی دان، برنامه نویس، متخصص هوش مصنوعی، علم داده، متخصص بلاکچین و توسعه دهنده ربات های هوشمند.
دانش آموخته مقطع ارشد و دکتری دانشکده فنی دانشگاه تهران هستم. با سابقه تدریس درس برنامه نویسی در دانشگاه (پردیس بین الملل کیش دانشگاه تهران)