این فراماده قانون دوم نیوتن را به چالش می کشد

محققان دانشگاه میسوری یک نمونه اولیه از یک فراماده فعال، کوچک و سبک را طراحی کردند که می تواند جهت و شدت امواج انرژی را کنترل کند.

به گزارش تکناک، پروفسور گولیانگ هوانگ از دانشگاه میسوری یک نمونه اولیه از یک فراماده ساخته است که می تواند جهت و شدت امواج انرژی را با استفاده از سیگنال های الکتریکی کنترل کند. این ماده نوآورانه کاربردهای بالقوه ای در بخش های نظامی و تجاری دارد همچنین می تواند برای نظارت بر سلامت ساختاری پل ها و خطوط لوله مورد استفاده قرار گیرد.

بیش از 10 سال است که، گولیانگ هوانگ ، محقق در دانشگاه میسوری در پیگیری طولانی مدت خود برای طراحی یک فراماده ایده‌آل، خواص غیر متعارف فرامواد را مورد بررسی قرار داده است. فراماده یک ماده مصنوعی است که بر خلاف قوانین تعریف شده نیوتن در حرکت رفتار می کند و معمولاً در طبیعت یافت نمی‌شوند.

هدف هوانگ کمک به کنترل الاستیک امواج انرژی است که از ساختارهای بزرگتر مانند هواپیما بدون نور و فراساختارهای کوچک عبور می کنند.

هوانگ گفت: سال‌هاست که من روی چالش استفاده از مکانیک ریاضیات برای حل مسائل مهندسی کار می کنم. روش های مرسوم محدودیت های زیادی از جمله اندازه و وزن دارند. بنابراین، من در حال بررسی این موضوع بوده‌ام که چگونه می‌توانیم از یک ماده سبک وزن که کوچک است، اما همچنان می‌تواند ارتعاشات فرکانس پایین ناشی از یک ساختار بزرگ‌تر، مانند هواپیما، را کنترل کند، استفاده کنیم.

حالا هوانگ یک قدم به هدفش نزدیک تر شده است. در مطالعه جدیدی که در 18 مه در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) منتشر شد، هوانگ و همکارانش نمونه اولیه فراماده ای را توسعه دادند که از سیگنال های الکتریکی برای کنترل جهت و شدت امواج انرژی که از یک ماده جامد عبور می کنند استفاده می کند.

کاربردهای بالقوه طراحی نوآورانه او شامل کاربردهای نظامی و تجاری، مانند کنترل امواج رادار با هدایت آنها برای اسکن یک منطقه خاص برای یافتن اشیا یا مدیریت ارتعاش ایجاد شده توسط تلاطم هوا از یک هواپیمای در حال پرواز است.

هوانگ گفت: این فراماده چگالی جرمی عجیبی دارد. بنابراین، نیرو و شتاب در یک جهت نیستند و در نتیجه راهی غیر متعارف برای سفارشی کردن طراحی دینامیک ساختاری یک جسم یا خواص آن برای به چالش کشیدن قانون دوم نیوتن در اختیار ما قرار می‌دهد.

هوانگ گفت این اولین درک فیزیکی از چگالی جرم فرد است. به عنوان مثال، این فراماده می تواند برای نظارت بر سلامت سازه های عمرانی مانند پل ها و خطوط لوله به عنوان مبدل های فعال با کمک به شناسایی هرگونه آسیب احتمالی که ممکن است با چشم انسان به سختی قابل مشاهده باشد، مفید باشد.