محقق ایرانی با چاپ 3 بعدی مکعب‌های پلاستیکی بسیار مقاوم ساخت

پژوهشگران دانشگاه رایس آمریکا (Rice University) به سرپرستی محقق ایرانی، روشی ابداع کرده اند که می توان به کمک آن الگوهای پیچیده را به شکل سه بعدی چاپ کرد و اجسام پلاستیکی با مقاومتی در حد الماس تولید نمود.

الگوهای زیگ زاگی و پیچیده ای که در تصویر مشاهده می کنید کاملاً حساب شده هستند. محققان دانشگاه مذکور به رهبری «سید محمد سجادی»، طرح ها را با دقت بالا محاسبه و مهندسی کرده اند تا اجسام پلاستیکی بیشترین مقاومت را داشته باشند.

الگوها بر اساس سازه هایی نظری به نام «توبولان» (Tubulane) شکل گرفته اند که سازه هایی میکروسکوپی از جنس نانو لوله های کربنی هستند و اوایل دهه 90 میلادی کشف شدند. به کمک این سازه ها می توان موادی بسیار مقاوم و در عین حال سبک وزن ساخت؛ ولی تاکنون چنین سازه هایی به خاطر چالش های لجستیکی تولید سازه با نانو لوله های کربنی، ساخته نشده اند.

محققان دانشگاه رایس دریافتند که امکان بزرگ کردن اندازه سازه های میکروسکوپی و چاپ سه بعدی آنها با حفظ استحکام و مقاومت بسیار بالا در برابر فشار، وجود دارد. آنها به دو مکعب یکی از جنس پلیمر سخت و دیگری از جنس پلیمری که با ساختار توبولان چاپ شده بود، گلوله ای با سرعت 5.8 کیلومتر بر ثانیه شلیک کردند.

هیچ کدام از مکعب ها به طور کامل خراب نشدند؛ اما روی مکعبی که از جنس پلیمر سخت بود حفره ای بزرگ ایجاد شد و مقاومت کل سازه را از بین برد. در مکعب دیگر اما گلوله در لایه دوم متوقف شده بود و بقیه قسمت های آن کاملا سالم مانده بودند.

باور عمومی این است که الگوی های خلل و فرج دار، قدرت بازدارندگی جسم را کاهش می دهند ولی در عمل محققان دریافتند که این الگوهای پیچیده کاری می کنند تا اجسام با تحمل فشار بسیار زیاد و فروپاشی در بعضی قسمت ها، نیروی جنبشی را جذب کرده و آسیب وارده را بدون سرایت به دیگر قسمت ها، در همان محل نگه دارند.

از سازه های توبولانی می توان در مواد سبک و سنگین و در هوافضا، معماری و یا حتی برای کاربردهای نظامی استفاده کرد.