​ بامبوی فلزی

الهام‌گیری از ساختار داخلی استخوان‌ها و بامبو، که هر دو به داشتن نسبت مقاومتی زیاد به وزنشان مشهور هستند، دانشمندان را قادر کرد با ارائه‌ ساختار شیبدار، مقاومت و سختی فلزات را افزایش دهند. این نوع ساختار به گونه‌ای است که میلیون‌ها دانه متراکم که بدنه‌ اصلی فلز را تشکیل می‌دهند، با حرکت به سمت داخل آن تعدادشان افزایش پیدا می‌کند.

ژیاولی وو، استاد دانش مواد از موسسه‌ مکانیک آکادمی علوم چین که با یونتیان ژو از دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، با این پروژه همکاری دارد، می‌گوید: «داشتن دانه‌های کوچک روی سطح فلز ضمن کاهش انعطاف‌پذیری، سختی آن را افزایش می‌دهد. به این معنا​که نمی‌تواند بدون گسستگی بیش از حد کشیده شود، اما اگر بتوانیم اندازه‌ دانه‌ها را همزمان با نفوذ به داخل مواد افزایش دهیم، قادر خواهیم بود انعطاف‌پذیری فلز را نیز بالا ببریم. شما می‌توانید شباهت در تغییرات اندازه و نحوه‌ توزیع ساختاری را در بررسی برش عرضی استخوان یا یک ساقه‌ بامبو مشاهده کنید. در کوتاه‌مدت، چیدمان تدریجی دانه‌های بزرگ و کوچک، کل ماده را قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر خواهد کرد. که ترکیب چنین مشخصاتی در مواد و مصالح معمولی غیرقابل دسترس به نظر می‌رسد.»

در آزمایش ساختار شیبدار فلزات مختلف، محققان قادر بودند ویژگی‌های مقاومتی مس، آهن، نیکل و فولاد ضدزنگ را افزایش دهند.

آنها این روش را برای فولاد درون شبکه‌ای آزاد نیز آزمایش کردند و در این بررسی زمانی که فولاد برای تحمل تنش 450 مگاپاسکال طراحی شده بود، انعطاف‌پذیری بسیار کمی از خود نشان داد و این به آن معنی بود که می‌تواند تا کمتر از 5 درصد طول کل ماده بدون گسستگی کشیده شود. با به وجود آوردن یک ساختار شیبدار، تیم علمی توانست فولاد درون شبکه‌ای آزادی را بسازد که قدرت کافی برای تحمل تنش بیش از 500 مگاپاسکال را داشته و با انعطاف‌پذیری بالایی که از خود نشان می‌دهد، بتواند بیش از 20 درصد طول خود کشیده شود.

به گفته وو، این نوع ​ تحقیق درباره مواد می‌تواند فضای جدید و مهیجی ایجاد کند، زیرا ضمن داشتن کاربردهای متنوع، می‌تواند بسادگی و بدون هزینه زیاد وارد فرآیندهای صنعتی شود. از اهداف دیگر این تیم می‌توان به بررسی تأثیرگذاری ساختار شیبدار در تولید مواد مقاوم در برابر خوردگی، خرابی و فرسودگی اشاره کرد.

gizmag / مترجم: محمدتقی امیرسام