يمكن للمواد الجديدة الممتصة للصدمات التي تخترق الأرض أن توقف التأثيرات الأسرع من الصوت
ابتكر الباحثون مادة بيولوجية اصطناعية جديدة يمكنها إيقاف التأثيرات الأسرع من الصوت. يمكن أن يكون لها العديد من التطبيقات العملية، مثل الدروع الواقية من الرصاص من الجيل التالي.
ابتكر العلماء وحصلوا على براءة اختراع لمواد جديدة رائدة لامتصاص الصدمات يمكن أن تحدث ثورة في قطاعي الدفاع وعلوم الكواكب. تم تحقيق هذا الإنجاز من قبل فريق من جامعة كنت بقيادة الأستاذين بن جولة وجين هيسكوك.
تم تسمية TSAM (Talin Shock Absorbing Materials)، وتمثل هذه العائلة الجديدة القائمة على البروتين أول مثال معروف لمادة SynBio (أو البيولوجيا التركيبية) القادرة على امتصاص تأثيرات المقذوفات الأسرع من الصوت.
إنه يفتح الباب أمام تطوير الجيل التالي من الدروع الواقية من الرصاص ومواد التقاط المقذوفات لتمكين دراسة التأثيرات الفائقة السرعة في الفضاء والغلاف الجوي العلوي (الفيزياء الفلكية).
أوضح البروفيسور بن جولة: “لقد أظهر عملنا على بروتين تالين، وهو ممتص الصدمات الطبيعي للخلايا، أن هذا الجزيء يحتوي على سلسلة من مجالات التبديل الثنائية التي تفتح تحت التوتر وتعيد طيها مرة أخرى بمجرد انخفاض التوتر.
تعطي هذه الاستجابة للقوة تالين خصائص امتصاص الصدمات الجزيئية، مما يحمي خلايانا من تأثيرات التغيرات الكبيرة في القوة.
عندما قمنا ببلمرة التالين إلى TSAM، وجدنا أن خصائص امتصاص الصدمات لمونومرات التالين تنقل المادة بخصائص لا تصدق “.
واصل الفريق عرض التطبيق الواقعي لـ TSAMs ، مع تعريض مادة الهيدروجيل هذه لآثار تفوق سرعة الصوت 1.5 كم / ثانية (3400 ميل في الساعة) – سرعة أسرع من تأثير الجزيئات في الفضاء على كل من الأجسام الطبيعية والأجسام من صنع الإنسان (عادةً> 1 كم / s) وسرعات الفوهة من الأسلحة النارية – والتي تتراوح عادة بين 0.4-1.0 كم / ثانية (900-2200 ميل في الساعة).
علاوة على ذلك، اكتشف الفريق أن TSAM لا يمكنها فقط امتصاص تأثير جزيئات البازلت (قطرها حوالي 60 ميكرومتر) والقطع الأكبر من شظايا الألومنيوم، ولكن أيضًا تحافظ على هذه المقذوفات بعد الاصطدام.
تميل الدروع الواقية للبدن الحالية إلى أن تتكون من وجه سيراميك مدعوم بمركب مقوى بالألياف، وهو ثقيل ومرهق.
أيضًا، في حين أن هذا الدرع فعال في صد الرصاص والشظايا، فإنه لا يمنع الطاقة الحركية التي يمكن أن تؤدي إلى صدمة حادة خلف الدروع.
علاوة على ذلك، غالبًا ما يتضرر هذا النوع من الدروع بشكل لا رجعة فيه بعد الاصطدام، بسبب السلامة الهيكلية للخطر، مما يمنع المزيد من الاستخدام.
وهذا يجعل دمج TSAM في تصميمات الدروع الجديدة بديلاً محتملاً لهذه التقنيات التقليدية، مما يوفر درعًا أخف وزناً يدوم طويلاً يحمي مرتديه أيضًا من مجموعة واسعة من الإصابات بما في ذلك تلك الناجمة عن الصدمة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن قدرة TSAMs على التقاط وحفظ المقذوفات بعد الاصطدام تجعلها قابلة للتطبيق في قطاع الطيران، حيث توجد حاجة لمواد تبديد الطاقة لتمكين التجميع الفعال للحطام الفضائي والغبار الفضائي والنيازك الدقيقة لمزيد من دراسة علمية.
علاوة على ذلك، تسهل هذه المقذوفات التي تم التقاطها تصميم معدات الفضاء، وتحسن سلامة رواد الفضاء وطول عمر معدات الفضاء المكلفة.
هنا يمكن أن توفر TSAMs بديلاً عن aerogels المتوافق مع معايير الصناعة – والتي قد تذوب بسبب ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن تأثير المقذوفات.
قال البروفيسور جين هيسكوك: “نشأ هذا المشروع من تعاون متعدد التخصصات بين علم الأحياء الأساسي والكيمياء وعلوم المواد، مما أدى إلى إنتاج هذه الفئة الجديدة المذهلة من المواد.
نحن متحمسون جدًا لإمكانيات الترجمة المحتملة لـ TSAMs لحل مشاكل العالم الحقيقي. هذا شيء نجري بحثًا نشطًا فيه بدعم من المتعاونين الجدد في قطاعي الدفاع والفضاء “.
المصدر: scitechdaily
شاهد المزيد:
