یافته‌های اخیر محققان بریتانیایی نشان می‌دهد که مواد خود حسگر الهام گرفته از طبیعت می‌توانند به پیشرفت‌های جدیدی در مهندسی منجر شوند.
خود حسگری با الهام از طبیعت قابل انجام است
محققان این تیم تحقیقاتی با الهام از شکل‌های مختلف مواد طبیعی درون سلولی، یک ماده هوشمند سبک وزن ساخته‌اند.
این تیم به رهبری مهندسان دانشگاه گلاسکو، شکل رایج پلاستیک صنعتی را با نانولوله‌های کربنی مخلوط کردند تا ماده‌ای سخت‌تر، قوی‌تر و هوشمندتر از مواد معمولی قابل مقایسه ایجاد کنند.
نانولوله‌ها همچنین به پلاستیک نارسانا اجازه می‌دهند تا بار الکتریکی را در سراسر ساختار خود حمل کند. هنگامی‌که این ساختار تحت بارهای مکانیکی قرار می‌گیرد، مقاومت الکتریکی آن تغییر می‌کند. این پدیده که به عنوان پیزورزیتیویته شناخته می‌شود، به ماده توانایی “احساس” سلامت ساختاری خود را می‌دهد. با استفاده از روش‌های پیشرفته چاپ سه‌بعدی که سطح بالایی از کنترل را بر طراحی سازه‌های چاپی فراهم می‌کند، آن‌ها توانستند یک سری طرح‌های پیچیده با معماری متخلخل ایجاد کنند که به کاهش وزن کلی هر طرح و به حداکثر رساندن عملکرد مکانیکی کمک می‌کند.
طرح‌های سلولی این تیم شبیه به مواد متخلخل موجود در دنیای طبیعی است، مانند کندو، اسفنج و استخوان که سبک وزن بوده، اما قوی هستند.
محققان بر این باورند که مواد سلولی آن‌ها می‌تواند کاربردهای جدیدی در پزشکی، پروتز و طراحی خودرو و هوافضا پیدا کند، جایی که مواد با چگالی کم و سخت با توانایی بیش از حد خود حسی مورد تقاضا هستند.
نتایج این تحقیق در مجله Advanced Engineering Materials در دسترس است.
در این مقاله، محققان ویژگی‌های جذب انرژی و خودحسگری سه طرح نانومهندسی مختلف را که با استفاده از مواد سفارشی خود چاپ کرده بودند، مورد بررسی قرار دادند. این طرح‌ها از جنس پلی‌پروپیلن و نانولوله‌های کربنی چند جداره ساخته شده بودند. از بین سه طرح مورد آزمایش، آن‌ها دریافتند که یکی از آن‌ها مؤثرترین ترکیب عملکرد مکانیکی و توانایی خودحسگری را نشان می‌دهد. یک ساختار مکعبی شکل که از ورق‌های مسطح محکم ساخته شده بود. ساختار این شبکه، هنگامی که تحت فشار یکنواخت قرار می‌گیرد، ظرفیت جذب انرژی مشابه فوم‌های نیکل با چگالی نسبی یکسان را نشان می‌دهد. این ساختار همچنین از تعدادی دیگر از مواد معمولی با همان چگالی بهتر عمل کرد.
این تحقیق توسط دکتر شانموگام کومار از دانشکده مهندسی جیمز وات دانشگاه گلاسکو، در کنار همکاران پروفسور ویکرام دشپاند از دانشگاه کمبریج و پروفسور برایان واردل از موسسه فناوری ماساچوست رهبری شد.
