Geometryczne projekty sprzed 1000 lat mogą pomóc w tworzeniu futurystycznych materiałów, które kiedyś mogą zostać wykorzystane do budowy nowych technologii medycznych i zaawansowanych satelitów. W prezentacji w tym tygodniu na marcowym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego grupa naukowców z McGill University zaprezentowała nowy rodzaj materiałów, które czerpią ze sztuki islamskiej na nowe sposoby.
powiązana zawartość
- Naukowcy zbliżają się do stworzenia peleryny niewidzialności
W przypadku większości materiałów, od bawełny po gumę, pociągnięcie ich w jednym kierunku powoduje, że kurczą się one w innym, tracąc swój pierwotny kształt. Jest tak, ponieważ rozciąganie materiału może zmienić jego geometryczną podkonstrukcję. Kiedy wyciąga się coś w rodzaju gumki, napięcie to rozciąga gumę, przez co staje się cieńsza. Ale badacze z McGill University, Ahmad Rafsanjani i Damiano Pasini, odkryli, że integrując pewne wzorce z materiałem, może on się poszerzyć zamiast cieńszy, gdy jest rozciągnięty w jednym kierunku, Jonathan Webb informuje BBC .
„W konwencjonalnych materiałach, gdy pociągniesz w jednym kierunku, kurczy się w innych kierunkach” - powiedział Rafsanjani w prezentacji. „Ale w przypadku materiałów„ auksetycznych ”, ze względu na ich wewnętrzną architekturę, po pociągnięciu w jednym kierunku rozszerzają się one w kierunku bocznym.”
Materiały Auxetic są jednym z przykładów czegoś zwanego „metamaterialem” - materiałów, które są zaprojektowane w taki sposób, aby nadać im właściwości, które naturalnie nie istnieją w naturze. W ostatnich latach inżynierowie badali możliwość tworzenia metamateriałów o różnego rodzaju dziwnych właściwościach, takich jak „meta-skóra” wykonana z warstw silikonowych, które mogą uczynić obiekty niewidocznymi dla radaru lub „peleryny-niewidki”, które mogą zginać promieniowanie elektromagnetyczne jak światło. Auksetyczne metamateriały mają zdolność rozszerzania się w każdym kierunku po rozciągnięciu i przywracania do mniejszego kształtu, informuje Shannon Hall dla New Scientist .
Dwa wzory znalezione na 1000-letnich irańskich wieżach grobowych w Karraku. (Ahmad Rafsanjani i Damiano Pasini / McGill University) Rafsanjani i Pasini szukali wzorów geometrycznych, które mogłyby pomóc w tworzeniu elastycznych metamateriałów, gdy natknęli się na zestaw wzorów znalezionych na tysiącletnich wieżach zbudowanych przez starożytne irańskie grobowce.
„Kiedy patrzysz na motywy islamskie, istnieje ogromna biblioteka geometrii” - powiedział Rafsanjani podczas prezentacji. „Na ścianach tych dwóch wież można znaleźć około 70 różnych architektur: teselacje i wzory curlicue”.
Dwóch badaczy odkryło, że kiedy wycinają dwa z tych wzorów geometrycznych w gumowe arkusze za pomocą wycinarki laserowej, arkusze mogą się rozszerzać, gdy są ciągnięte i kurczą się po popchnięciu, podobnie jak sfera Hobermana.
Choć projekty same w sobie są piękne, są wyjątkowe, ponieważ mogą pomieścić obie formy bez pomocy. Inne „bistabilne” metamateriały zostały opisane w przeszłości, ale jak donosi Webb, najczęściej wymagają złożonych, podobnych do origami fałd, a wielu ma trudności z utrzymaniem stanu rozwiniętego. Rafsanjani mówi, że projekty te można włączyć we wszystko, od projektowania nowych stentów do utrzymywania otwartych żył i tętnic po nowe rodzaje satelitów lub rozkładanie paneli słonecznych.
„Te projekty są łatwiejsze do wytworzenia; wystarczy wycinarka laserowa” - powiedział Rafsanjani.
