Language
Country/Area
No result found
سر المواد غير الطبيعية: لماذا يمكن لنسبة بواسون السالبة أن تغير خصائص المواد؟
لا تعد المواد الشاذة مجرد مفهوم أكاديمي. ففي الحياة اليومية، تغلغل استخدام مثل هذه المواد في مجالات مختلفة، من الأجهزة الطبية إلى المعدات الرياضية، وهي موجودة في كل مكان.
تاريخ المواد الشاذة
تأتي كلمة منحرف من الكلمة اليونانية القديمة "auxetikos"، والتي تعني "تعزيز النمو". تم صياغة هذا المصطلح من قبل البروفيسور كين إيفانز من جامعة إكستر. في عام 1978، اخترع الباحث برلين ك. بيتش أول مادة اصطناعية شاذة - هيكل RFS، والمعروف أيضًا باسم الهيكل المطوي الماسي. على الرغم من أنه لم يستخدم مصطلح "أوكستيك" في ذلك الوقت، إلا أنه كان أول من وصف آلية الرافعة الأساسية لاستجابتها الميكانيكية غير الخطية، وبالتالي يعتبر مؤسس الشبكات الشاذة.
في عام 1985، نشر أ. ج. كولباكوف أول مثال لمادة ذات نسبة بواسون سالبة، وفي عام 1987، نشر ر. س. ليكس من جامعة ويسكونسن ماديسون "هياكل رغوية ذات نسبة بواسون سالبة". وقد عزز هذا من تطوير هذا المجال. ومنذ ذلك الحين، اجتذبت دراسة المواد الشاذة اهتمامًا واسع النطاق تدريجيًا، وخاصة منذ عام 1991، حيث زاد عدد المنشورات المتعلقة بهذا الموضوع بشكل كبير.
خصائص المواد الشاذة
عادةً ما تكون المواد الشاذة منخفضة الكثافة، مما يسمح لبنياتها الدقيقة بالتحرك بمرونة مثل المفصلات. يمكن تفسير هذا السلوك من خلال تجسيد مجهري لخيط غير مرن ملفوف حول خيط مرن. عندما يتم سحب الأطراف بعيدًا عن بعضها البعض، يستقيم الحبل غير المرن، بينما يمتد الحبل المرن ويلتف، مما يزيد من الحجم الفعال للهيكل. وفيما يتعلق بتطوير المنتجات الكلية، فقد تم على نطاق واسع استخدام تطوير منتجات الأحذية والأطراف الاصطناعية الحيوية القائمة على هياكل مثلثية غير طبيعية.
ومن المثير للاهتمام أن بعض الخلايا البيولوجية، مثل الخلايا الجذعية الجنينية للفئران، تظهر أيضًا سلوكيات غير طبيعية في ظل ظروف معينة، مما يمنح الباحثين أفكارًا جديدة للتطبيقات المحتملة للمواد غير الطبيعية.
أمثلة على المواد الشاذة
تتضمن أمثلة المواد الشاذة رغوة البولي يوريثين الشاذة، ونوى الخلايا الجذعية الجنينية للفئران، والكوارتز ألفا، وما إلى ذلك. إن البنية الخاصة لهذه المواد تمنحها خصائص فريدة تجعلها تتفوق في مجموعة متنوعة من التطبيقات. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن بعض الصخور والمعادن، والجرافين، وأنواع معينة من البولي تترافلورو إيثيلين (مثل جور تكس) لها خصائص غير طبيعية.
مع تعمق البحث، تم اكتشاف المزيد والمزيد من المواد التي لها خصائص غير طبيعية. وقد أدى مناقشة هذه المواد والسلوكيات البنيوية إلى زيادة اهتمام المجتمع العلمي بالمواد غير الطبيعية واستكشافها. ومع ذلك، وعلى الرغم من الوعد الكبير الذي تقدمه المواد الشاذة، فإن التطبيقات العملية الواسعة النطاق لا تزال تواجه العديد من التحديات وتتطلب المزيد من البحث والتطوير.
الاتجاهات المستقبلية
في الوقت الحالي، يكتسب البحث في المواد الشاذة شعبية متزايدة، ويتحول تدريجيًا من الاستكشاف النظري البحت إلى تجارب التطبيق العملي. وفي العديد من المجالات مثل العلاج الطبي، والمعدات الرياضية، ومواد البناء، أظهرت المواد الشاذة مرونة وأداءً ممتازًا، وبدأت العديد من الشركات ومؤسسات البحث في الانضمام إلى استكشاف المجال الشاذ.
وفي نهاية المطاف، قد تؤدي هذه الدراسات إلى تغيير فهمنا للمواد وتطبيقاتها في التكنولوجيا والتصميم.
في هذا اليوم، يمكننا أن نرى أن مستقبل المواد الشاذة مليء بالفرص والتحديات. هل فكرت يومًا في كيفية تأثير الثورة المادية المستقبلية على حياتنا اليومية؟
