Geometriske design, der stammer tilbage 1.000 år, kunne hjælpe med at skabe futuristiske materialer, der måske en dag kan bruges til at bygge nye medicinske teknologier og avancerede satellitter. I en præsentation tidligere denne uge på American Physical Society's martsmøde afslørede en gruppe forskere fra McGill University en ny slags materiale, der trækker på islamisk kunst til at strække sig på nye måder.
Relateret indhold
- Forskere bevæger sig tættere på at skabe en usynlighedskappe
For de fleste materialer, fra bomuld til gummi, ved at trække dem i en retning får dem til at trække sig sammen i en anden og mister deres oprindelige form. Det skyldes, at strækning af et materiale kan ændre dets geometriske understruktur. Når der trækkes noget i retning af et gummibånd, strækker denne spænding gummien ud, hvilket gør det tyndere i processen. Men McGill University-forskere Ahmad Rafsanjani og Damiano Pasini har opdaget, at ved at integrere visse mønstre i et materiale, kan det faktisk blive bredere i stedet for tyndere, når det strækkes i en retning, rapporterer Jonathan Webb til BBC .
"I konventionelle materialer, når du trækker i en retning, vil den trække sig sammen i andre retninger, " sagde Rafsanjani i en præsentation. "Men med 'auxetic' materialer på grund af deres interne arkitektur, når du trækker i en retning, ekspanderer de i lateral retning."
Auxetiske materialer er et eksempel på noget, der kaldes et "metamateriale" - materialer, der er konstrueret på måder at give dem egenskaber, der ikke findes i naturen. I de senere år har ingeniører undersøgt muligheden for at skabe metamaterialer med alle mulige mærkelige egenskaber, som "meta-skin" lavet af silikonelag, der kan gøre genstande usynlige for radar eller "usynlighedskapper", der faktisk kan bøje elektromagnetisk stråling som lys. Auxetiske metamaterialer har evnen til at ekspandere i alle retninger, når de strækkes og klikkes tilbage til sin mindre form, rapporterer Shannon Hall til New Scientist .
To mønstre fundet på Irans 1.000 år gamle gravtårn i Karraqan. (Ahmad Rafsanjani og Damiano Pasini / McGill University) Rafsanjani og Pasini søgte efter geometriske mønstre, der måske kunne hjælpe med at skabe stretchfulde metamaterialer, da de stødte på et sæt design fundet på et par 1.000 år gamle tårne bygget af gamle iranske grave.
”Når man ser på islamiske motiver, er der et kæmpe bibliotek med geometrier, ” sagde Rafsanjani under en præsentation. "På væggene i disse to tårne kan du finde omkring 70 forskellige arkitekturer: tessellationer og curlicue mønstre."
De to forskere fandt, at når de skar to af disse geometriske mønstre i gummiplader ved hjælp af en laserskærer, kunne pladerne udvide sig, når de blev trukket og skrumpet, når de blev skubbet, svarende til en Hoberman-sfære.
Mens designerne er smukke i sig selv, er de unikke, idet de kan holde begge former uden hjælp. Andre "bistabile" metamaterialer er blevet beskrevet i fortiden, men som Webb rapporterer, kræver de for det meste komplekse, origami-lignende folder, og mange har svært ved at bevare deres udvidede tilstand. Rafsanjani siger, at disse design kunne integreres i alt fra design af nye stenter til at holde vener eller arterier åbne for nye slags satellitter eller udfoldelse af solcellepaneler.
"Disse design er lettere at fremstille; alt hvad du behøver er en laserskærer, " sagde Rafsanjani.
