موقعیت
فرا مصالح ساختمان
1400/03/26

فرا مصالح ساختمان

فرا مصالح ساختمانی

از بزرگترین پل ها گرفته تا کوچکترین کاشت های پزشکی ، حسگرها در همه جا وجود دارند و دلیل خوبی هم دارد: توانایی درک و نظارت بر تغییرات قبل از اینکه به مشکل تبدیل شوند می تواند هم از نظر مالی به صرفه باشند و هم نجات بخش زندگی باشند. 

 

برای مقابله بهتر با این تهدیدات احتمالی، آزمایشگاه نظارت و آزمایش ساختاری هوشمند (iSMaRT) در دانشکده فنی مهندسی دانشگاه پیتسبورگ سوانسون کلاس جدیدی از مواد را طراحی کرده است که هم ژنراتورهای مدیوم و هم نانو ژنراتور حس میکنند و آماده ایجاد انقلابی در ماده های چند منظوره هستند.

 

Building Metamaterials

 

این تحقیق که اخیراً در Nano Energy منتشر شده است، یک سیستم فرامادی جدید را توصیف می کند که به عنوان سنسور خود عمل می کند، اطلاعات مهم در مورد فشار و تنش های موجود در ساختار آن را ضبط می کند. به اصطلاح "فراماده ای خودآگاه" قدرت خود را تولید می کند و می تواند برای طیف وسیعی از برنامه های سنجش و نظارت مورد استفاده قرار گیرد.

ابتکاری ترین وجه کار مقیاس پذیری آن است: طراحی مشابه در نانو مقیاس و مگا مقیاس به راحتی و با هندسه طراحی کار می کند.

به  گفته ی امیر علوی، استادیار مهندسی عمران و محیط زیست و مهندسی زیستی، که آزمایشگاه iSMaRT را رهبری می کند، (تردیدی نیست که مواد نسل بعدی باید چند منظوره، تطبیق پذیر و تنظیم شونده باشند.) (شما فقط با مواد طبیعی نمی توانید به این ویژگی ها دست پیدا کنید - شما به سیستم های ترکیبی یا پیوندی نیاز دارید که در آن هر لایه سازنده عملکرد خاص خود را ارائه می دهد. سیستم های فرامادی خودآگاه که ما اختراع کرده ایم می توانند با ترکیب مواد فوق پیشرفته این ویژگی ها را ارائه دهند و فن آوری های دریافت انرژی در چند مقیاس، اعم از استنت پزشکی، کمک فنر یا بال هواپیما.)

 

Building Metamaterials

 

در حالی که تقریباً تمام مواد موجود خود حسگر ترکیبی هستند که به اشکال مختلف الیاف کربن به عنوان ماژول های سنجش متکی هستند، این مفهوم جدید رویکردی کاملاً متفاوت، در عین حال کارآمد، در ایجاد سیستم های مواد حسگر و نانوژنراتور ارائه می دهد. مفهوم پیشنهادی به طراحی متناسب با عملکرد و مونتاژ ریزساختارهای مواد متکی است.

این ماده به گونه ای طراحی شده است که تحت فشار، برق رسانی تماسی بین لایه های رسانا و دی الکتریک آن ایجاد می شود و بار الکتریکی ایجاد می کند که اطلاعات مربوط به وضعیت ماده را انتقال می دهد. علاوه بر این، به طور طبیعی از ویژگی های مکانیکی برجسته فرامواد، مانند تراکم پذیری منفی و مقاومت فوق العاده بالا در برابر تغییر شکل، برخوردار است. نیروی تولید شده توسط مکانیسم نانوژنراتور تریبو الکتریک داخلی، نیاز به منبع تغذیه جداگانه را برطرف می کند: چنین سیستم های متریالی می توانند صدها وات نیرو را در مقیاس های بزرگ مهار کنند.

 

Building Metamaterials

 

یک تغییر بزرگ، از قلب انسان تا زیستگاه های فضایی

کاوه باری، نویسنده اصلی و دانشجوی دکترا در آزمایشگاه علوی، گفت: (ما معتقدیم این اختراع یک تغییر بزرگ در علم فراماده است که در آن عملکرد چند منظوره اکنون مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.) (در حالی که بخش قابل توجهی از تلاش های فعلی در این زمینه صرفاً در جستجوی خصوصیات مکانیکی جدید بوده است ، ما با معرفی مکانیزم انقلابی خود شارژ و خود سنجش در ساختار سیستم های مادی ، گامی فراتر برمیداریم.)

گلوریا ژانگ، نویسنده اصلی کتاب و دانشجوی دکترا در علوی، افزود: (هیجان انگیزترین سهم ما این است که ما جنبه های جدیدی از هوش را به بافت فرامادها تبدیل می کنیم. تحت این مفهوم می توانیم به معنای واقعی کلمه هر سیستم مادی را به حسگر مدیوم ژنراتور و نانو ژنراتور تبدیل کنیم.)

محققان چندین طرح اولیه را برای انواع کاربردهای مهندسی عمران، هوا و فضا و زیست پزشکی ایجاد کرده اند. در مقیاس کوچکتر، می توان از استنت قلب با استفاده از این طرح برای کنترل جریان خون و تشخیص علائم تنگی مجدد یا تنگی مجدد شریان استفاده کرد. همین طرح در مقیاس بسیار بزرگتر نیز برای ایجاد یک تیر مکانیکی قابل تنظیم مناسب برای پلی که می تواند خود را برای نقص در ساختار خود کنترل کند ، مورد استفاده قرار میگیرد.

 

Building Metamaterials

 

 

این مواد همچنین دارای پتانسیل بسیار زیادی فراتر از زمین هستند. یک ماده خودآگاه نه از الیاف کربن و نه از سیم پیچ استفاده می کند. این ماده از نظر جرم سبک، کم چگالی، کم هزینه، بسیار مقیاس پذیر است و می توان آن را با استفاده از طیف گسترده ای از مواد آلی و معدنی ساخت. این ویژگی ها آنها را برای استفاده در اکتشافات فضایی آینده ایده آل می کند.

علوی گفت: (برای درک کامل پتانسیل عظیم این فناوری، تصور کنید که چگونه می توانیم حتی این مفهوم را برای ساختن زیستگاههای فضایی خود توانمند ساختاری کاملاً سازگار با استفاده از فقط مواد بومی در مریخ و فراتر از آن تطبیق دهیم. شما می توانید تحت این مفهوم سیستم های نانو، خرد، ماکرو و مقیاس بزرگ را ایجاد کنید. به همین دلیل من اطمینان دارم که این اختراع می تواند پایه های نسل جدیدی از ساختارهای زنده مهندسی را ایجاد کند که به محرک های خارجی پاسخ می دهند، بر وضعیت خود نظارت داشته و خود را قدرتمند سازند.)

 

 

منبع خبر: sciencedaily


تعداد بازدیدها: 202

نظر کاربران

نظرتان را با ما در میان بگذارید

ایران سیب

ایران سیب بزرگترین مرجع اطلاعات احداث، بستری مناسب برای ارتباط تخصصی بین کارفرمایان و پیمانکاران

ارتباط با ما

تهران - پیروزی

021-77754099
09120390205


خبرنامه

در خبرنامه هفتگی ما مشترک شوید و با ما در ارتباط باشید.

نمایش فرم خبرنامه
آمار بازدید
امروز:2502
دیروز:3022
هفته:14810
ماه:48790
سال:180866