تماشا کنید؛ ساخت سازه های چهار بعدی برای ارسال به فضا

به گزارش کلیک ، محققان به روش جدیدی برای ایجاد ساختارهای ۴ بعدی با قابلیت تغییر شکل دست یافته اند که می توانند روزی در فضا مورد استفاده قرار بگیرند. این ساختارها این قابلیت را دارند که با افزایش دما تغییر شکل دهند و پس از کاهش دمای آن ها، دوباره به شکل اولیه خود بازگردند.

این سازه ها به صورتی طراحی شده اند که قبل از اینکه به فضا پرتاب شوند دارای ابعاد کوچکی هستند؛ اما وقتی که از جو زمین خارج می شوند، بزرگ تر می شوند. این سازه ها می توانند در حوزه مهندسی پزشکی نیز به کار گرفته شوند.

اعضای تیم تحقیقاتی موسسه فناوری جرجیا، برای ایجاد این سازه های چهار بعدی ابتدا سازه هایی با قابلیت تغییر شکل بر اثر تغییر حرارت با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی ایجاد کردند. این سازه ها بر اساس اصل کش بستی ایجاد شده اند. در این اصل سازه ها با استفاده از یک سری کابل و میله ایجاد می شوند و برای حفظ یکپارچگی آن ها، یک کشش دائمی بین میله ها و کابل های تشکیل دهنده آن وجود دارد.

یکی از محققان تیم تحقیقاتی به نام جری چی اذعان کرد که این سازه ها می توانند به شکل یک آنتن با ابعاد کوچک و جمع و جور ساخته شوند و ابعاد آن ها هنگامی که در فضا بالا می روند بر اثر دریافت نور خورشید و تغییر دمای آن ها، بزرگ تر می شود.

مواد اصلی این سازه ها از یک سری مواد پلیمری هوشمند تشکیل شده است که قابلیت تغییر شکل دارند و می توانند رو به سمت بیرون خم شوند و دوباره به حالت اول خود بازگردند. این مواد می توانند در فضای داخلی کپسول های فضایی نیز مورد استفاده قرار بگیرند.

همچنین در این سازه ها از یک سری میله توخالی که صاف شده اند، استفاده شده است و این لوله ها با استفاده از یک سری کابل های کشسانی که توسط چاپگرهای سه بعدی ایجاد شده اند و به انتهای لوله ها متصل شده اند، به یکدیگر متصل می شوند.

همانطور که گفتیم این سازه ها برای تغییر شکل خود نیازمند حرارت هستند. دمای مورد نیاز برای تغییر شکل و باز و بسته شدن این سازه ها پس از سرد شدن آن ها، ۶۵ درجه سانتیگراد است.

یکی از اعضای تیم تحقیقاتی اذعان کرد که سازه های کش بستی بسیار سبک وزن هستند و در عین حال از مقاومت بالایی نیز برخوردار هستند و هدف تیم تحقیقاتی از این سازه ها، ساخت اجسام بزرگی است که در آغاز استفاده از آن ها، دارای ابعاد کوچکی باشند.

چگونگی تغییر ابعاد و بزرگ شدن ابعاد سازه ها در این روش بسیار مهم است و دستیابی به یک شیوه صحیح برای انجام این کار بسیار دشوار است. چنانچه فرایند تغییر ابعاد بسیار سریع رخ دهد و یا ابعاد میله ها به شیوه اشتباهی افزایش یابد، این سازه ها کاملا بی استفاده خواهند شد.

محققان برای جلوگیری از چنین اتفاقی، میله ها را به گونه ای طراحی و ایجاد می کنند که هر کدام از آن ها به دمای متفاوتی واکنش نشان دهد و آن ها به همان ترتیبی تغییر شکل دهند که از قبل مونتاژ شده اند.

قبلا نیز یک پل عابر پیاده در استرالیا و یک سقف در آتلانتا بر اساس اصل کش بستی ساخته شده اند.

این سازه های چهار بعدی می توانند در ساخت ربات های نرم و انعطاف پذیر، فضاپیماهای اکتشافی و تجهیزات ارتباطی در اعماق فضا مورد استفاده قرار گیرند. همچنین می توانند در مهندسی پزشکی برای وارد کردن استنت ها (یک لوله توری مصنوعی است که از جنس فلز ساخته شده است و می توانند با قرار گرفتن در یک مجرای طبیعی، از انقباض موضعی مجراها جلوگیری کنند و یا با این مشکل مقابله کنند) و همچنین در ساخت لوله های کوچکی که به احیای جریان خون کمک می کنند، مورد استفاده قرار گیرند.

حال باید ببینیم زمانی که این سازه ها در فضا مورد استفاده قرار می گیرند چه واکنشی از خود نشان خواهند داد. در ضمن دانشمندان در تلاش هستند تا به روش استفاده از این فناوری در مقیاس بزرگ و افزایش دوام این سازه ها پس از تغییر شکل آن ها به اشکال مختلف، دست پیدا کنند و در حال حاضر دانشمندان موفق شده اند به یافته های اندکی در این زمینه دست پیدا کنند.

در پایان می توان گفت که این سازه های کش بستی دارای طراحی زیبا و منحصر به فردی هستند و می توانند زمینه را برای ایجاد سازه های سه بعدی با کاربردهای زیاد در زمینه های مختلف فراهم کند.

فرایند تغییر شکل این سازه های سه بعدی در کلیپ زیر نمایش داده شده است.