ماده جدیدی که قانون نیوتون را به چالش کشیده است

به گزارش سرویس وبگردی خبرگزاری صدا و سیما ، تیمی از پژوهشگران دانشگاه میسوری به سرپرستی گولیانگ هوانگ (Guoliang Huang) بیش از ده سال که در حال بررسی خواص غیر متعارف فرامواد هستند. این مواد جدید، یک نوع ماده مصنوعی محسوب می‌شوند که خواصی متفاوت از مواد شناخته شده دارند.

هدف هوانگ از این مطالعه، کمک به کنترل امواج انرژی الاستیک است که از ساختار‌های بزرگ و فراساختار‌های کوچک، عبور می‌کنند.

هوانگ گفت: سال هاست که روی چالش استفاده از مکانیک ریاضی برای حل مسائل مهندسی کار کرده ام. روش‌های مرسوم محدودیت‌های زیادی از جمله اندازه و وزن دارند. بنابراین، در حال بررسی این موضوع بوده ام که چگونه می‌توانیم راه حل جایگزینی را با استفاده از یک ماده سبک وزن پیدا کنیم که کوچک بوده و در عین حال می‌تواند لرزش فرکانس پایین ناشی از یک ساختار بزرگ تر، مانند هواپیما را کنترل کند.

در حال حاضر به نظر می‌رسد، هوانگ یک قدم به هدفش نزدیک‌تر شده است. در مطالعه جدیدی که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) منتشر شده است، هوانگ و همکارانش نمونه اولیه فراماده‌ای را توسعه داده اند که از سیگنال‌های الکتریکی برای کنترل جهت و شدت امواج انرژی که از یک ماده جامد عبور می‌کنند استفاده می‌کند.

کاربرد‌های بالقوه طراحی ابتکاری او شامل کاربرد‌های نظامی و تجاری، مانند کنترل امواج رادار با هدایت آن‌ها برای اسکن یک منطقه خاص برای یافتن اشیا یا مدیریت ارتعاشی است که با تلاطم هوا از هواپیما‌های در حال پرواز ایجاد می شود.

هوانگ گفت: این فراماده، چگالی جرمی عجیبی دارد. بنابراین، نیرو و شتاب‌های مرتبط با آن در یک جهت نیستند و در نتیجه راهی غیر متعارف برای سفارشی کردن طراحی دینامیک ساختاری یک جسم یا خواصی برای به چالش کشیدن قانون دوم نیوتن در اختیار ما قرار می‌دهند. این اولین درک فیزیکی از چگالی جرمی منحصر به فرد است. به عنوان مثال، این فراماده می‌تواند برای نظارت بر سلامت سازه‌های عمرانی مانند پل‌ها و خطوط لوله به عنوان مبدل‌های فعال با کمک به شناسایی هرگونه آسیب احتمالی که ممکن است با چشم انسان به سختی قابل مشاهده باشد، مفید باشد.

مترجم:ندا جوادهراتی
منبع: sciencedaily