يمكن استخدام الأبحاث والتطوير الأمريكية للمواد ذاتية الإصلاح في الطائرات والمركبات الأرضية

2020-10-13

وبحسب التقارير، قام باحثون من الجيش الأمريكي وجامعة تكساس إيه آند إم بتطوير نوع جديد من مادة البوليمر في دراسة تهدف إلى تحسين الطائرات بدون طيار والسيارات الآلية في المستقبل، والتي يمكنها التشوه والشفاء الذاتي تلقائيًا.

في البحث المبكر، يمكن لمادة راتنجات الإيبوكسي المطبوعة ثلاثية الأبعاد والتي ظهرت لأول مرة أن تستجيب للمحفزات. ويأمل الباحثون أن يتم دمج التكنولوجيا الذكية فيها في المستقبل حتى تتمكن من التكيف تلقائيًا مع البيئة دون أن يتحكم فيها العالم الخارجي. وقال الباحثون في الدراسة: "نأمل في بناء نظام مادي يمكن أن يكون له وظائف البنية والاستشعار والاستجابة في وقت واحد".

وتصور الباحثون منصة مستقبلية مناسبة للمهام الجوية والبرية، تتمتع بخصائص T-1000 في فيلم هوليوود "Terminator 2". في هذا الفيلم الناجح، يتكون Terminator من المعدن السائل، ويمكن تحويل ذراعه إلى سلاح لطعن الناس. ويمكنها أيضًا إصلاح نفسها بعد إصابتها ببندقية عيار 12 وقاذفة قنابل يدوية عيار 40 ملم.

حتى الآن، يمكن للمواد التي طورها الباحثون أن تستجيب لدرجة الحرارة. اختار الباحثون هذه المادة أولاً لسهولة استخدامها في الاختبارات المعملية.

تتكون البوليمرات من وحدات متكررة، تمامًا مثل الروابط الموجودة في السلسلة. ووفقا للتقارير، فإن سلاسل البوليمرات الأكثر ليونة ترتبط بشكل طفيف فقط عن طريق الارتباط المتقاطع. كلما زادت الروابط المتقاطعة بين السلاسل، زادت صلابة المادة.

وقال الباحثون: "إن معظم المواد المترابطة، وخاصة تلك المصنوعة عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد، تميل إلى أن يكون لها شكل ثابت، أي أنه بمجرد تصنيع الأجزاء، لن تتم معالجة المواد أو صهرها. تحتوي المواد الجديدة على مفتاح ديناميكي يسمح لها بالتحول من السائل إلى الصلب عدة مرات، لذلك يمكن طباعتها أو إعادة تدويرها بتقنية ثلاثية الأبعاد.

تؤدي هذه المفاتيح الديناميكية إلى سلوك فريد لذاكرة الشكل، بحيث يمكن برمجة المادة وتحفيزها للعودة إلى شكل الذاكرة. تؤدي هذه المرونة إلى الحصول على بوليمر ناعم يشبه المطاط وبوليمر بلاستيكي صلب يتحمل الأحمال.

حاليا، لا يزال البحث في مرحلة البحث والتطوير. بدأ الفريق بمحاولة تطوير مادة طباعة ثلاثية الأبعاد يمكن استخدامها في التطبيقات الهيكلية لصنع مكونات للطائرات بدون طيار وحتى الطائرات العمودية.

وقال الباحثون: "في الوقت الحاضر، يمكننا بسهولة تحقيق نسبة 80% من معدل الشفاء الذاتي للمادة في درجة حرارة الغرفة، لكننا نأمل أن نصل إلى 100%. بالإضافة إلى ذلك، نأمل أيضًا أن تتمكن المادة من الاستجابة لمحفزات أخرى غير درجة الحرارة على سبيل المثال، الضوء في المستقبل، سنستكشف تضمين بعض التقنيات الذكية منخفضة المستوى للسماح للمواد بالتكيف تلقائيًا، دون الحاجة إلى قيام المستخدمين ببدء العملية."

أعيد طبعه من مجتمع Gasgoo