بهره‌گیری از آلیاژهای حافظه‌دار برای ایجاد اتصالات قوی‌تر و تطبیق‌پذیرتر

پژوهشگران دانشگاه تگزاس ای اند ام و آزمایشگاه‌های ملی ساندیا، گامی مؤثر در جهت ارتقای فناوری اتصالات برداشته و با معرفی سطوح درگیر (Interlocking Metasurfaces یا ILM)، رویکردی نوین برای افزایش استحکام و پایداری سازه‌ها ارائه کرده‌اند. این فناوری در مقایسه با روش‌های سنتی اتصال مانند پیچ و مهره یا چسب، مزایای چشمگیری دارد. محققان با بهره‌گیری از ویژگی‌های منحصر به فرد آلیاژهای حافظه‌دار شکل (Shape Memory Alloys یا SMA) توانسته‌اند به این دستاورد قابل توجه دست یابند.

به گزارش دپارتمان اخبار علمی رسانه فناوری تکنا، ILMها پتانسیل تحول‌آفرینی در طراحی اتصالات مکانیکی صنایع مختلف از جمله هوافضا، رباتیک و تجهیزات پزشکی را دارا هستند. دکتر ابراهیم کارامان، استاد و رئیس دانشکده مهندسی مواد و مهندسی در دانشگاه تگزاس ای اند ام، این فناوری را به مثابه انقلابی در حوزه اتصالات، مشابه تأثیر Velcro در دهه‌های گذشته توصیف می‌کند.

تیم تحقیقاتی با همکاری آزمایشگاه‌های ملی ساندیا، ILMهایی را بر پایه آلیاژهای حافظه‌دار شکل طراحی و تولید کرده است. نتایج پژوهش‌ها نشان می‌دهد که این اتصالات قابلیت جداشدن و اتصال مجدد به صورت انتخابی را دارا هستند، بدون آنکه از استحکام و یکپارچگی ساختاری آن‌ها کاسته شود.

عملکرد ILMها مشابه مکانیسم اتصال اسباب‌بازی‌های لگو یا Velcro است، با این تفاوت که این فناوری امکان انتقال نیرو و محدود کردن حرکت بین اجزا را فراهم می‌کند. در مقایسه با روش‌های سنتی، ILMها از ویژگی فعال برخوردار بوده و نیازی به نیروی خارجی برای اتصال ندارند.

محققان با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی، ILMهای فعال را با ادغام آلیاژهای حافظه‌دار شکل، به‌ویژه نیکل-تیتانیوم، تولید کرده‌اند. این آلیاژها توانایی بازگشت به شکل اولیه خود پس از اعمال تغییر شکل و تغییر دما را دارا هستند.

کنترل دمای اتصال در ILMها، امکان ایجاد سازه‌های هوشمند و تطبیق‌پذیر را فراهم می‌کند که بدون کاهش استحکام و پایداری، انعطاف‌پذیری و عملکرد بالاتری را ارائه می‌دهند. عبدالرحمن السید، یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، بر این باور است که ILMهای فعال پتانسیل تحول‌آفرینی در طراحی اتصالات مکانیکی صنایع مختلف، به‌ویژه صنایعی که نیازمند مونتاژ و جداسازی دقیق و مکرر هستند، دارند.

کاربردهای بالقوه ILMها بسیار گسترده است. از جمله این کاربردها می‌توان به طراحی اجزای قابل تنظیم در صنایع هوافضا، ایجاد اتصالات انعطاف‌پذیر و سازگار در رباتیک و همچنین توسعه ایمپلنت‌ها و پروتزهای تطبیق‌پذیر در حوزه پزشکی اشاره کرد. محققان در حال حاضر بر روی توسعه ILMهایی با قابلیت فوق الاستیک تمرکز دارند. این نوع ILMها قادر خواهند بود در برابر تغییر شکل‌های بزرگ مقاومت کرده و به سرعت به شکل اولیه خود بازگردند.

دکتر کارامان معتقد است که با توسعه بیشتر این فناوری، چالش‌های موجود در زمینه اتصالات در محیط‌های سخت و پیچیده برطرف خواهد شد و ILMها تحولی عظیم در صنایع مختلف ایجاد خواهند کرد. توسعه ILMها بر پایه آلیاژهای حافظه‌دار شکل، گامی رو به جلو در جهت بهبود فناوری‌های اتصال محسوب می‌شود. این فناوری با ارائه مزایایی همچون استحکام بالا، انعطاف‌پذیری، قابلیت تنظیم و امکان استفاده در شرایط مختلف، پتانسیل تحول‌آفرینی در صنایع مختلف را دارا است.