معماری ایرانی الهام‌بخش ساخت ماده‌ای که با کشش بزرگتر می‌شود

دکتر احمد رفسنجانی و گروهی از محققان دانشگاه مک‌گیل کانادا "فراماده‌ای" (metamaterial) ساخته‌اند که بر خلاف مواد متعارف وقتی کشیده می‌شوند بزرگتر می‌شوند.

 

مواد متعارف وقتی کشیده می‌شوند طولشان افزایش پیدا می‌کند و نازک‌تر می‌شوند اما این نوع ماده که در اصطلاح به آنها مواد "گسترنده با پایداری دوگانه" گفته می‌شود هنگامی که کشیده می‌شوند پهن‌تر شده و تا زمانی دوباره فشرده نشوند به حالت قبلی خود برنمی‌گردند.

 

دکتر رفسنجانی که نتایج تحقیق خود را جلسه ماه مارس انجمن فیزیک آمریکا مطرح کرد می‌گوید:

"مواد معمولی وقتی از یک طرف کشیده شوند در طرف دیگر جمع می‌شوند. ولی مواد گسترنده، به خاطر ساختار درونی آنها، وقتی از یک طرف کشیده شوند از عرض بزرگ می‌شوند."

 

دکتر رفسنجانی در پژوهش خود برای تولید ماده گسترنده (auxetic) از آجرکاری‌های برج دوقلوی خرقان الهام گرفته است.

 

برج‌ دوقلوی خرقان، دو برج آجری دوره سلجوقی که قدمت آن به هزار سال پیش بازمی گردد، با فاصله ۲۹ متر از یکدیگر در شهرستان آوج استان قزوین قرار دارند و نقوش هندسى آجرکارى‌های آن بی‌اندازه درخشان است.
برج‌های دوقلوی خرقانبه گفته دکتر رفسنجانی "نقش و نگارهای هنر اسلامی دائره‌المعارف عظیم هندسه است. روی دیوارهای این دو برج می توان حدود ۷۰ فرم معماری آجرکاری و خطاطی یافت."

 

دکتر رفسنجانی با برش لیزری ورقه‌های پلاستیک متوجه شد که دو طرح هندسی از میان طرح‌های برج خرقان، خاصیت نامتعارفی نشان می‌دهند، علاوه بر اینکه در تمام جهات قابلیت گسترش داشتند خیلی راحت می‌توانستند از حالت گسترده به حالت عادی یا بالعکس تغییر شکل بدهند.

 

دکتر رفسنجانی توضیح داد که این "پایداری دوگانه" (bistabile) کیفیتی نامتعارف است و تاکنون فقط چند مورد نمونه دیگر مثل آن دیده شده که با روش تا کردن شبیه اوریگامی ساخته شده بودند:

 

"ساخت این نوع طراحی بسیار ساده‌تر است و فقط به برش لیزری نیاز دارد. بر حسب دقت لیزر می‌توان قطعات بسیار کوچک یا قطعات بسیار بزرگی مثل ماهواره یا صفحات خورشیدی را تولید کرد."

 

دکتر رفسنجانی و همکارانش در عین حال متوجه شدند که با تغییر مبنای هندسی این فرم‌ها، مثلا تغییر دادن خطوط مستقیم به خطوط منحنی، می‌توان کیفیت این ورقه‌های پلاستکی را تغییر دهند.
این ورقه‌های پلاستیک با با گسترش و جمع شدن در تمام جهات، تغییر شکل می‌دهنداساس تغییر برگشت‌پذیر این ورقه‌های لاستیکی این است که اجزاء ریز این ورقه‌ها وقتی کشیده می‌شوند، می‌چرخند.

 

چرخش این اجزا، که در ویدیویی بالای این صفحه دیده می‌شود، اساس بسیاری از مواد گسترنده را تشکیل می‌دهد اما تغیییر شکل سریع ورقه‌هایی که دکتر رفسنجانی ساخته منحصر به فرد است.

 

دکتر رفسنجانی می‌گوید: "ما می‌خواستیم برای این اجزای چرخنده ساختاری پیدا کنیم که وقتی شکل آنها را تغییر می‌دهیم و گسترده می‌کنیم، این شکل تازه را بتوانند حفظ کنند."

 

از موارد کاربرد این ماده جدید می‌توان به قطعات سفینه‌های فضایی و لوله‌های ریزی (استنت) که برای رفع گرفتگی در رگ‌ها کار گذاشته می‌شوند اشاره کرد.