انتشار این مقاله


ساخت فولاد مقاوم با الهام‌گیری از استخوان

اگر تیرآهن کمی هم از استخوان یاد می‌گرفت بناهای محکم‌‎تری ساخته می‌شد. فولاد از قدیم‌الایام تا کنون سمبل استحکام بوده، ولی گویا در تمام این مدت یار در خانه بوده و ما گرد جهان می‌گشته‌ایم! یکی از مهم‌ترین نقاط ضعف فولاد استعداد آن در تشکیل شکست‌های میکروسکوپی است که نهایت باعث تضعیف ساختمان کلی و شکستگی […]

اگر تیرآهن کمی هم از استخوان یاد می‌گرفت بناهای محکم‌‎تری ساخته می‌شد.

فولاد از قدیم‌الایام تا کنون سمبل استحکام بوده، ولی گویا در تمام این مدت یار در خانه بوده و ما گرد جهان می‌گشته‌ایم!

طراحی جدید فولاد با الهام‌گیری از استخوان. هر رنگ نمایندۀ یک لایۀ کریستالی است که ریزشکست را در یک مسیر غیرمستقیم و دندانه‌دار گسترش داده و فروریختن ساختمان آن را سخت‌تر می‌کند. امتیاز تصویر: M. KOYAMA ET AL/SCIENCE 2017

یکی از مهم‌ترین نقاط ضعف فولاد استعداد آن در تشکیل شکست‌های میکروسکوپی است که نهایت باعث تضعیف ساختمان کلی و شکستگی قطعۀ پولادی می‌شود. اعمال چرخه‌های مکرر استرس بر روی اشیای فولادی – مانند گذر روزانۀ هزاران خودرو از روی پل‌های آهنین – این ریزشکست‌ها را گشترش داده و می‎تواند موجب فروریختن پل [مذکور] یا حداقل بخشی از آن شود. ولی استخوان ساختار داخلی ظریف و بسیار پیچیده‌ای دارد که به این سادگی‌ها درهم نمی‌شکند. ساختار داخلی استخوان از مقیاس ماکروسکوپیک تا میکروسکوپیک متغیر است؛ ولی در نهایت به تیغه‌های عمودی و کلسیفیه‌شدۀ بسیار ظریفی منتهی می‌شود که در کنار هم قرار گرفته و سیلندرهای (استوانه) استخوانی را تشکیل می‌دهد.

به تازگی محققان توانسته‌اند با تقلید از این معماری طبیعی نوعی تیغۀ فولادی جدید بسازند که از تعداد عدیده‌ای لایۀ بلوری نانومتری بنا نهاده شده است؛ بعضی از این لایه‌های کریستالی آن‌چنان ضعیف‌اند که در مقابل کوچک‌ترین تنش‌ها می‌شکنند. صرف نظر از ضعف اغراق‌آمیز، این لایه‌ها با الهام از ساختار داخلی استخوان در کنار هم چیده شده‌اند که از گسترش راحت ریزشکست‌ها و فروریختن ساختمان ممانعت به عمل می‌آورد. این فولاد آزمایشگاهی راه زیادی تا تولید انبوه در پیش دارد. خالقان این اثر مهم گروهی از پزوهشگران دانشگاه MIT هستند و نتایج مطالعه نیز ۱۰ام مارس سال جاری در مجلۀ Science گزارش شده است.

میلاد شیرولیلو


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید