مواد و ساخت پیشرفته

فناوری همیشه ازنظر قابلیت‌های مواد موجود محدود بوده است. فراماده‌ها وعده پیشرفت فناوری را با استفاده از قابلیت رفتارهای غیرطبیعی که نه فقط از ترکیب آنها بلکه از میکرو ساختمان آنها و حتی اخیراً از کنترل فعالیت آنها حاصل می‌شود، نشان می‌دهند.
فراماده‌هایی که می‌توانند به‌صورت موضعی سفتی و شکلشان را کنترل کنند، می‌توانند میزبان فناوری‌های جدیدی ازجمله بال‌های هواپیما باشند که به‌طور فعال لرزش‌ها را از بین می‌برد، مانور پذیری را بهبود می‌بخشد و مصرف سوخت را در شرایط پرواز پویا کاهش می‌دهد.
در دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس، دکتر جاناتان هاپکینز و تیمش اخیرا فراماده‌ای متشکل از فلزات با دمای ذوب کم جاسازی شده در کره‌های الاستومری را گزارش کرده‌اند که فاز آن را می‌توان از طریق دستورالعمل‌های بارگذاری شده کنترل کرد.
برای نشان دادن امکان سنجی این مفهوم، این تیم یک شبکه مکعب در مقیاس کلان از کره‌های سیلیکونی پر از گالیم ساختند. سیم هایی که در هر ردیف کره وجود دارد، به یک جریان الکتریکی اعمال شده اجازه می‌دهند تا هسته‌های گالیم را ذوب کند. وقتی تمام گالیم ذوب می‌شود، شبکه، کاهش سفتی 3.7 برابری را در کرنش 7 درصد تجربه می‌کند. این در حالی است که شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که تغییرات بسیار بزرگتر سختی امکان پذیر است وقتی فراماده پوسته‌های سیلیکونی نازک‌تری داشته باشد یا تحت کرنش‌های فشاری بزرگتری قرار بگیرند.
در رویکردهای قبلی ایجاد سفتی قابل تنظیم فراماده ها، از انواع محرک‌ها، عناصر قابل خم شدن و فلزات با قابلیت تغییر فاز مشابه استفاده کرده‌اند، اما هاپکینز اظهار داشت که این مفاهیم یا نمی‌توانند به‌صورت موضعی سختی را در مکان‌های منتخب تغییر دهند یا نمی‌توانند سختی را به شدتی که در این طرح فرض شده است تغییر دهند.
دکتر هاپکینز می‌گوید : " ما وارد مرحله‌ای می‌شویم که فراماده‌ها زمینه ساز فناوری نسل بعدی شوند".
منبع:
https://www.advancedsciencenews.com/phase-changing-metamaterials-a-new-frontier-in-technology/