ایده ساخت زره پوشیدنی انعطاف پذیر با الهام از بدن خرچنگ ها - مجله سرگرمی

به گزارش خبرنگاران به نقل از زومیت، تصور کنید که یک زره پوشیدنی برخلاف زره های امروزی مانند جلیقه های ضدگلوله به همان اندازه که مقاوم است انعطاف پذیر هم باشد، نوعی سپر محافظتی که بیشتر از آب تشکیل شده اما به اندازه ای محکم است که می تواند جلوی نفوذ مکانیکی را بگیرد.

اکنون تصور کنید که این زره پوشیدنی نه تنها مقاوم، بلکه نرم بوده و قابلیت ارتجاعی دارد و به راحتی کش می آید. شخصی که این زره را می پوشد می تواند اعضای بدن خود را با راحتی حرکت دهد مثلا می تواند به راحتی در آب شنا کند، سینه خیز حرکت کند یا از خطر فرار کند. شاید این توصیف بیشتر شبیه لباس ابرقهرمانان داستان های تخیلی به نظر برسد، اما درواقع توصیفی از پوشش خارجی خرچنگ ها است.

پژوهشگران مؤسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) و هاروارد معتقدند که با الهام از غشای نرمی که مفاصل و قسمت زیرین خرچنگ ها را می پوشاند می توان نوع جدیدی از زره پوشیدنی مقاوم و انعطاف پذیر برای انسان ها طراحی کرد. این زره پوشیدنی حتی می تواند مفاصلی مانند زانوها و آرنج ها را هم پوشش دهد. درواقع غشای خارجی خرچنگ ها در قسمت شکم به اندازه پلاستیک صنعتی، که در ساخت لاستیک خودروها و شلنگ های آبیاری استفاده می شود، مقاوم است. باید توجه کرد که همین پوشش خرچنگ ها باعث شده است این جانور بیش از 100 میلیون سال روی زمین دوام بیاورد.

یافته های پژوهشگران در آخرین نسخه از ژورنال Acta Materialia به چاپ رسیده است. مینگ گائو، استادیار دپارتمان مهندسی مکانیک در مؤسسه تکنولوژی ماساچوست در مصاحبه با MIT News گفت:

ما فکر می کنیم این مطالعه می تواند راه را برای ساخت لباس های ضدگلوله انعطاف پذیر هموار کند. اگر شما بتوانید با استفاده از چنین موادی یک زره پوشیدنی بسازید، نه تنها می توانید مفاصل خود را بپوشانید بلکه کاملا احساس راحتی بکنید.

نوع رایج زره های پوشیدنی امروزی یعنی جلیقه های ضد گلوله به طور گسترده به وسیله ماموران و افراد نظامی مورد استفاده قرار می گیرد. طبق گزارش مؤسسه ملی عدالت آمریکا این جلیقه ها با متوقف کردن گلوله تفنگ های دستی و اسلحه های دیگر باعث نجات جان هزاران انسان شده اند. اما استفاده از این جلیقه ها چالش های خاص خود را به همراه دارد.

در مقاله ای که در سال 2017 در واشنگتن پست به چاپ رسید، گفته شده بود که ماده کولار دارای تاریخ انقضا است و پس از 5 سال کیفیت خود را از دست می دهد. لازم به ذکر است کولار ماده ای ساخته شده از فیبرهای به هم بافته شده بسیار فشرده بوده که 5 بار مستحکم تر از فولاد است. این ماده دارای کاربردهای نظامی و غیرنظامی زیادی است. از کولار به طور گسترده در ساخت جلیقه ها و ماسک های صورت ضدگلوله، لباس مخصوص موتور سواران، پوشش محافظتی قایق ها و ناوهای جنگی، در نیروگاه های هسته ای و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود.

بعلاوه پوشیدن جلیقه های ضدگلوله با سختی هایی هم همراه است، برای مثال، طبق گزارش مؤسسه ملی عدالت، افسران زن به جلیقه های ضدگلوله بازطراحی شده مخصوصی احتیاج دارند.

از طرف دیگر، بعضی مطالعات نشان داده است که پوشیدن جلیقه ضدگلوله می تواند تمرکز و دقت تیراندازه فرد را دچار اختلال کند و هزینه روانی به سرانجام رساندن یک مأموریت را افزایش دهد. طبق گزارش مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژیک آمریکا، پوشیدن جلیقه ضدگلوله به طور همزمان باعث فراهم کردن حفاظت از گلوله و افزایش خطر شکست در مأموریت می شود. به عبارت دیگر، یک زره پوشیدنی هرچه محافظت بیشتری برای شخص به ارمغان بیاورد، به همان اندازه توانایی های ویژه او مانند تحرک و نشانه گیری را تحت تاثیر قرار می دهد. اما پژوهشگران MIT معتقدند الگوبرداری از غشای محافظتی خرچنگ ها می تواند به رفع کردن بسیاری از محدودیت های جلیقه ها و زره های پوشیدنی امروزی یاری کند.

گائو در مصاحبه با MIT News اسم کرد که ایده توسعه یک زره پوشیدنی الهام گرفته از پوشش خرچنگ ها اولین بار هنگام خوردن یک خرچنگ به او دست داد. او متوجه شد که جویدن غشای شفاف قسمت شکم خرچنگ بسیار سخت است. او می گوید برخلاف پوشش استخوان مانند سخت پوستان، بافت های نرم تر این جانوران به صورت یک راز به جای مانده است.

اما وقتی پژوهشگران آغاز به آنالیز دقیق این بافت ها کردند به کشف شگفت انگیزی دست یافتند. آن ها دریافتند که ایجاد برش های عظیم، تاثیری بر قابلیت الاستیک ماده نمی گذارد. درواقع استحکام و قابلیت الاستیک این ماده به ساختار منحصربه فرد آن برمی شود که از ده ها هزار لایه تشکیل شده است و آن را می توان با چوب های چند لایه فشرده و به هم چسبیده مقایسه کرد. پژوهشگران در مقاله خود گزارش نموده اند که فیبرهای موجود در داخل لایه ها باعث می شود ماده هنگامی که تحت تنش قرار می گیرد، بتواند انرژی وارد شده را جذب و تضعیف کند و به این ترتیب ماده را نسبت به آسیب مقاوم کند.

پژوهشگران در گزارش خود اضافه می نمایند:

دانش به دست آمده از مطالعه غشای محافظتی نرم خرچنگ های طبیعی می تواند راه را برای طراحی مواد مصنوعی نرم، اما مستحکم و مقاوم هموار نمایند. موادی که می توان از آن ها با اطمینان در شرایط سخت مکانیکی استفاده کرد، مانند فراوری زره های انسانی پوشیدنی انعطاف پذیر که بدون ایجاد محدودیت در حرکت مفاصل و دست ها و پاها، باعث حفاظت تمام قسمت های بدن می شود.

گائو بعلاوه امیدوار است که مواد مصنوعی فراوریشده که از ساختار غشای خرچنگ ها الهام گرفته شده اند و استحکام و انعطاف پذیری آن را دارند، بتوان در حوزه های دیگری مانند مهندسی بافت ها و روباتیک نرم استفاده کرد.

bebop.ir: بیباپ: مجله هنر موسیقی

kalarena.ir: مجله کالارنا: نقد و بررسی کالاهای دیجیتالی