تتجمع الجسيمات على شكل حرف U وتتشابك في كتلة واحدة
طوَّر باحثون أمريكيون من جامعة كولورادو بولدر، فئة جديدة من المواد مستوحاة من القوة المذهلة لكرة متشابكة من الدبابيس المكتبية، تعتمد على مبدأ التشابك الهندسي بدل الروابط الكيميائية، في محاولة لمحاكاة هياكل طبيعية مثل أعشاش الطيور وبنية العظام.
وقال د. فرانسوا بارثيلات، من مختبر المواد المتقدمة والإلهام البيولوجي بالجامعة والباحث الرئيسي في الدراسة: «الفكرة تقوم على تغيير شكل الجسيمات بدلاً من تركها في شكل حبيبات ناعمة مثل الرمل، وأن تعديل الهندسة يسمح بخلق قدرة على الارتباط بين الجسيمات وتشكيل بنية متماسكة دون مواد لاصقة».
وأضاف: «أظهرت المحاكاة باستخدام أسلوب مونت كارلو أن الأشكال الشبيهة بالدبابيس ذات الساقين تحقق أعلى درجات التشابك، ما يمنح المادة قوة شد وصلابة في آن واحد».
وتابع: «بدلاً من التكدس بشكل غير منتظم، فإن هذه الجسيمات تتجمع على شكل حرف «U» وتتشابك في كتلة واحدة تقاوم الانفصال عن بعضها البعض».
وأوضح: «تتميز هذه المواد بميزة مزدوجة نادرة، وهي الحفاظ على قوة الشد والصلابة الاستثنائية في نفس الوقت، وقدرتها على التجميع والتفكك عبر الاهتزازات، إذ تؤدي الترددات الضعيفة إلى تشكيل بنية صلبة، بينما تفكك الاهتزازات القوية الكتلة بالكامل».
وأضاف: «أظهرت المحاكاة باستخدام أسلوب مونت كارلو أن الأشكال الشبيهة بالدبابيس ذات الساقين تحقق أعلى درجات التشابك، ما يمنح المادة قوة شد وصلابة في آن واحد».
وتابع: «بدلاً من التكدس بشكل غير منتظم، فإن هذه الجسيمات تتجمع على شكل حرف «U» وتتشابك في كتلة واحدة تقاوم الانفصال عن بعضها البعض».
وأوضح: «تتميز هذه المواد بميزة مزدوجة نادرة، وهي الحفاظ على قوة الشد والصلابة الاستثنائية في نفس الوقت، وقدرتها على التجميع والتفكك عبر الاهتزازات، إذ تؤدي الترددات الضعيفة إلى تشكيل بنية صلبة، بينما تفكك الاهتزازات القوية الكتلة بالكامل».
وأكَّد أن هذه المواد ليست صلبة بالكامل ولا سائلة تماماً، ما يفتح آفاقاً هندسية جديدة، مع تطبيقات محتملة في الهندسة المدنية والروبوتات، وصولاً إلى أنظمة قابلة لإعادة التدوير والبناء الذاتي.
