دانشمندان به ساخت کشتیهایی واقعا غرقنشدنی نزدیکتر میشوند
به گزارش «سایتکدیلی[2]» (scitechdaily)، بیش از ۱۰۰ سال پس از فاجعه تایتانیک، مفهوم کشتیهایی که قادر به غرق شدن نیستند؛ همچنان الهامبخش پژوهشهای مهندسی است. اکنون دانشمندان موسسه اپتیک دانشگاه روچستر گامی معنادار در این مسیر برداشتهاند و روشی توسعه دادهاند که لولههای فلزی معمولی را عملا غرقنشدنی میکند. این لولهها صرف نظر از مدت زمانی که زیر آب میمانند یا میزان آسیب فیزیکی که میبینند، روی آب شناور باقی میمانند.
چگونه دانشمندان آلومینیوم را به فلزی شناور تبدیل کردند
این پژوهش[3] به سرپرستی «چونلی گوئو»، استاد اپتیک و فیزیک و پژوهشگر ارشد آزمایشگاه انرژی لیزری دانشگاه روچستر انجام شده است. گوئو و همکارانش یافتههای خود را در مطالعهای که روز (۲۷ ژانویه) در نشریه Advanced Functional Materials منتشر شده، تشریح کردهاند. روش آنها شامل حکاکی دقیق سطح داخلی لولههای آلومینیومی برای ایجاد فرورفتگیهایی میکروسکوپی و نانومقیاس است. این سطح بافتدار به شدت آبگریز (superhydrophobic) میشود؛ به این معنا که آب را به طور قوی دفع میکند و خشک باقی میماند.
هوای بهدامافتاده، لولهها را شناور نگه میدارد
وقتی یکی از این لولههای بهسازی شده در آب فرو برده میشود، سطح داخلی آبگریز آن، یک حباب هوای پایدار را درون لوله به دام میاندازد. این لایه هوا مانع از پر شدن لوله با آب و در نتیجه مانع غرق شدن آن میشود. این فرایند مشابه راهبردهایی است که در طبیعت دیده میشود؛ مانند عنکبوتهای زنگولهای غواصی که حبابهای هوا را زیر آب حمل میکنند یا مورچههای آتشین که با بدنهای مقاوم در برابر آب، به هم متصل شده و کلونیهای شناور تشکیل میدهند.
گوئو میگوید: «نکته مهم این است که ما یک جداکننده در میانه لوله اضافه کردیم، به طوری که حتی اگر لوله را به صورت عمودی در آب فرو ببرید، حباب هوا درون آن به دام میافتد و لوله توانایی شناوری خود را حفظ میکند».
طراحی بهبودیافته با پایداری بیشتر
گروه گوئو نخستینبار در سال ۲۰۱۹، با استفاده از دو دیسک آبگریز که بهصورت درزبندیشده به هم متصل شده بودند، دستگاههای شناور فوقآبگریز را معرفی کرد. هرچند آن طراحی موثر بود؛ اما محدودیتهایی داشت. در زوایای شدید، دیسکها ممکن بود توانایی شناوری خود را از دست بدهند. طراحی جدید لولهمحور، سادهتر و به مراتب پایدارتر است، به ویژه در شرایط متلاطم شبیه آبهای آزاد.
گوئو میگوید: «ما آنها را هفتهها در محیطهایی واقعا متلاطم آزمایش کردیم و هیچ کاهش عملکردی در شناوری مشاهده نشد. میتوانید سوراخهای بزرگی در آنها ایجاد کنید و ما نشان دادیم حتی اگر لولهها را با تعداد زیادی سوراخ به شدت تخریب کنید، باز هم روی آب باقی میمانند».
از کلکهای شناور تا انرژیهای تجدیدپذیر
پژوهشگران نشان دادند که میتوان چندین لوله را به هم متصل کرد و کلکهای شناور ساخت؛ موضوعی که راه را برای کاربردهایی مانند کشتیها، بویهها و سکوهای شناور باز میکند. آزمایشهای آزمایشگاهی شامل لولههایی با طولهای مختلف بود که طول برخی از آنها به نزدیک نیم متر میرسید. به گفته گوئو، این مفهوم قابلیت مقیاسپذیری دارد و میتواند بارهای سنگینتر موردنیاز در کاربردهای واقعی را نیز تحمل کند.
این تیم همچنین بررسی کرد که چگونه کلکهای ساخته شده از این لولههای فوق آبگریز میتوانند انرژی امواج اقیانوس را جذب کنند. این رویکرد به یک مسیر بالقوه جدید برای تولید برق تجدیدپذیر اشاره دارد که در آن از سازههای شناور بادوام به صورت همزمان برای تولید انرژی و حفظ پایداری در آب استفاده میشود.
∎[4][5]References
- ^به گزارش خبرگزاری - (sahebkhabar.ir)
- ^سایتکدیلی (scitechdaily.com)
- ^پژوهش (advanced.onlinelibrary.wiley.com)
- ^∎ (sahebkhabar.ir)
- ^ (sahebkhabar.ir)
Authors: صاحبخبران - جدیدترین و آخرین اخبار ایران و جهان - علمی-فناوری