دانشمندان با الگوگیری از استخوان، فولادی ساخته‌اند که در برابر شکنندگی مقاوم‌تر است!
رفتن به سمت استخوان، استراتژی بسیار درستی است. تقلید ویژگی‌های ضدشکنندگی استخوان، به بدست آمدن دو گونه فولاد تازه، انجامیده است. که می‌توانند ایمنی ساختمان‌ها و ترابری را بالاتر ببرند.
فولاد در همه‌جا کاربرد دارد. از خودرو و هواپیما گرفته تا نیروگاه‌ها و پل‌ها!
فولاد مقرون به صرفه است و آلیاژسازی از آن برای کاربردهای ویژه، آسان است. ولی در برابر خراش، آسیب‌پذیر است. خراش‌ها می‌تواند در آن ترک به جود بیاورند و در درازمدت مقاومت خود را از دست بدهد.
برای نمونه تغییر در فشار هوا که هواپیما، همیشه با آن روبرو است، می‌تواند در فلز، خستگی به وجود آورد که پیامد فاجعه‌باری دارد.
یک گروه پژوهشی بین‌المللی با الگوگیری از استخوان در طبیعت، به مبارزه با این کاستی در فولاد، روی آورده است. در نگاه نخست شاید استخوان چیز ساده‌ای به نظر آید. ولی سبکی و ساختار چندلایه، آنرا بطور ویژه‌ای در برابر شکنندگی مقاوم می‌کند.
ساختار زیگزاگی
به گفته‌ی Motomichi Koyama از دانشگاه Kyushu University در ژاپن : استخوان معمولی دارای یک "لایه‌ی بیرونی نازک" از بافت "متراکمِ همبند" است که با یک "پوشش ماتریسی شبکه مانند"، از استخوان بیرونی پوشیده شده است.
در زیر آن یک لایه‌ی اسفنجی از استخوانی متخلخل قرار دارد و در زیر این لایه، مرکز خالی استخوان است که با مغز استخوان که به رنگ قرمز و زرد است، پر شده است.
این ساختار زیگزاگی که سلسله مراتبی نیز هست، مقاومت ماده‌ی استخوان را افزایش می‌دهد زیرا از انتشار شکستگی به بخش‌های دیگر جلوگیری می‌کند.
Koyama و همکارانش با تقلید از لایه‌های موجود در استخوان، ساختار نانوی دو گونه از فولاد را تغییر دادند. این دو فولاد تازه، در تنش‌های استاندارد، مقاومت بیشتری در برابر خستگی، نشان دادند. حتی شستگی هم در آنها به آسانی گسترش نمی‌یافت. زیرا در این ساختار پیچیده، برای گسترش شکستگی به نیروی بیشتری نیاز است.
به گفته‌ی Admir Masic از دانشگاه MIT، نگاه به استراتژی موجودات زنده در ساخت مواد مقاوم به شکستگی، منبع برجسته‌ای برای الهام‌گیری در ساخت مواد نوین بسیاری، از جمله فولاد، بوده است.
اگر می‌پرسید که این فولادهای تازه؛ چه وقت به بازار می‌آیند؟ باید گفت که بزرگترین مانع در برابر آن چگونگی انبوه‌سازی این فولاد است. ولی Koyama می‌گوید که در فرایند ساخت این فولاد می‌توان از روش‌های کنونی فولاد سازی، بهره برد. پس تا انبوه‌سازی آن راه زیادی نداریم!
شاید اینها را نیز بپسندید:
پارچه‌ای ۵ برابر محکم‌تر از فولاد
گرافن ماده‌ای سخت‌تر از فولاد!
لینک منبع خبر: