محققان موفق به ساخت قوی ترین و در عین حال سبک ترین ماده روی زمین شدند. این ماده 10 برابر قوی تر از فولاد بوده ولی تنها 5 درصد تراکم فولاد را دارد.
سالهاست که محققان متوجه شده اند که با روش های خاصی، کربن می تواند به عنوان ماده ای بسیار قوی مورد توجه قرار گیرد. قوی بودن به معنی بالا بودن استحکام آن ماده است و تولید جسم ایی مستحکم کاربردهای خودش را در حوزه های مختلف داراست و حالا این ماده قوی ترین طراحی ساختاری را دارد.
پیش از این گرافین به عنوان قوی ترین و یا بهتر بگوییم مستحکم ترین ماده شناخته شده بود که از یک ورق بسیار نازک از اتم های کربن ساخته شده که در آن اتم های کربن آرایش دو بعدی دارند. اما این ماده یک نقطه ضعف داشت، آن هم این بود که که از لحاظ استحکام، قوی ترین بود ولی متاسفانه امکان طراحی آن در آرایش سه بعدی میسر نبود ،لذا برای برخی موارد که نیاز به یک جسم قوی و البته قوی ترین مطرح بود گرافین نمی توانست جوابگو باشد.
در ماه ژانویه سال گذشته میلادی، یک تیم از محققان MIT کشف کردند که تکه های کوچک گرافین و طراحی و چیدمان آن ها به صورت ساختار مش مانند، نه تنها قدرت و استحکام لازم را داراست بلکه به دلیل حالت متخلخلی که دارد وزن سبکی هم خواهد داشت.
بر اساس آزمایش های انجام شده در مدل های سه بعدی، محققان دریافتند که این ماده از نظر هندسی با هر آنچه تاکنون در این زمینه ساخته شده متفاوت بوده و جالب اینکه ساختار جدید ،10 برابر قوی تر از فولاد است. هم چنین با توجه به ساختار خلاقانه ای که در ساخت این ماده طرح ریزی شده است، محققان دریافتند که این ماده تنها 5 درصد تراکم فولاد را دارد و تصورش را بکنید پس چقدر سبک وزن خواهد بود. کشف یک ماده بسیار قوی اما فوق العاده سبک وزن، می تواند تحولات خوبی در برخی حوزه ها و برای برخی برنامه های کاربردی ایجاد کند.
MIT در این زمینه گزارش داده است : « یافته های جدید نشان می دهد که این فرم های 3 بعدی جدید با پیکربندی غیر معمولِ هندسی که دارند، می توانند کاربردهای مختلفی در زمینه های مختلف داشته باشند. این ماده جدید از تمامی موادی که تاکنون ساخته شده، قوی تر و البته سبک تر است و این خواص به دلیل ساختار هندسی جدیدی است که در آن طرح ریزی شده است.»
در تصاویر ذیل شما می توانید این ساختار شبیه سازی و فشرده سازی شده را مشاهده کنید. مارکوس بئلر (Markus Buehler)، رئیس بخش مهندسی عمران و محیط زیست MIT و استاد مهندسی McAfee در مورد این کشف جدید اعلام کرد: «شما می توانید به جای گرافین از هر ماده دیگری در این ساختار طراحی شده استفاده کنید. چون چیزی که اهمیت دارد ساختار هندسی جدیدی است که چنین توانایی را به گرافین داده است.»
از این طراحی های ساختاری حتی می توان در طراحی پل های مستحکم و یا سازه های قوی نیز کمک گرفت. آنچه در این کشف اهمیت دارد، طراحی سه بعدی و ساختاربندی است که این طرح ایجاد نموده است و توانسته یک سازه پایدار و قوی را ایجاد نماید. لذا این کشف می تواند در برخی زمینه های دیگر فناوری هم کاربرد داشته باشد.
ساخت سازه های سبک و البته مستحکم در خیلی از حوزه ها کاربرد دارند و محققان زمینه های مختلف می توانند با این کشف در حوزه مربوط به خودشان تغییراتی را ایجاد کنند. این ساختار متخلخل، از طبیعت الگوبرداری شده و حتی می تواند برای سیستم های تصفیه هم اعمال شود.
در این تحقیق، هیژان گو( Huajian Gao)، استاد مهندسی دانشگاه براون که در این کار همکاری مستقیم نداشت، اظهار داشت: « این طرح از آنجایی که می تواند ساختاری سه بعدی داشته باشد حایز اهمیت است. معماری قبلی برای ساختار مستحکم گرافین دو بعدی بود ولی حالا با ساختاری سه بعدی روبرو هستیم .»
بی شک چنین تحقیقاتی در حوزه های مهندسی می تواند مرزهای جدیدی از دانش و فناوری را درنوردد.