Australian researchers create floating titanium metamaterial

RMIT Üniversitesi tarafından yürütülen bir araştırmaya göre Avustralyalı araştırmacılar, suda yüzen ve önemli hasarlardan sonra bile yüzmeye devam eden 3D baskılı titanyum bir yapı inşa ettiler. Malzeme, poliüretan köpükle doldurulmuş içi boş, birbirine bağlı titanyum desteklerden yapılmış bir kafestir. Araştırmacılar, bu cihazın deniz suyuna maruz kalmaya dayanıklı olduğunu ve şu anda iskelelerde, şamandıralarda ve yüzen sensörlerde kullanılan paslanmaz çelik veya yüksek yoğunluklu plastikten daha güçlü olduğunu söyledi. RMIT Eklemeli Üretim Merkezi'nin baş araştırmacısı Dr. Jordan Noronha, "Metalik kafesler suyun yoğunluğunun onda birinden daha düşük yoğunluklarla inanılmaz derecede hafif olabilse de, açık, birbirine bağlı alanları suyun girmesine izin vererek batmalarına neden oluyor" dedi. "Bu, şimdiye kadar bu güçlü, hafif yapıları deniz altyapısı için uygunsuz hale getirdi." Noronha, "Sadece içi boş titanyum destekleri poliüretan köpükle doldurarak, suyun içinden akmasına izin veren ve önemli çatlak ve hasarlardan sonra bile yüzer halde kalan bir yapı oluşturduk" dedi. Araştırmacılar, çalışmanın, yüzen metal-hibrit kafes meta malzemesinin rapor edilen ilk gösterimi olduğunu söyledi. Araştırmaya göre örnekler test sırasında iki aydan fazla tatlı suda yüzdü. Ekip, yapıyı tasarlamak için iskelet yoğunluğu adını verdikleri bir ölçüm başlattı. Geleneksel yoğunluk hesaplamaları, suyun doldurabileceği ve dolayısıyla yapının yüzmesine yardımcı olmayan alan da dahil olmak üzere, bir kafes içindeki tüm açık alanı sayar. İskelet yoğunluğu bunun yerine yalnızca titanyum duvarları ve kapalı, köpük dolu kanalları, yapının suyun giremediği kısımlarını sayar. Noronha, "Bu, mühendislere basit bir tasarım kuralı veriyor: Eğer iskelet yoğunluğu çevredeki sıvınınkinden düşükse, su tüm dış açıklıklardan aksa bile yapı yüzer" dedi. Araştırmacılar, sıkıştırma testinde titanyum yapının, aynı toplam yoğunluktaki paslanmaz çelikten veya yüksek yoğunluklu polietilenden %70 daha güçlü olduğunu söyledi. Melbourne Port Phillip Körfezi'nden deniz suyu kullanılarak yapılan iki haftalık korozyon testinde kafes, kütlesinin %0,15'ini ve mukavemetinin %1'inden azını kaybetti. Çalışmaya göre yapı ayrıca çatlama, bağlantı noktalarındaki arıza ve tüm kafes katmanının kırılması gibi hasarlardan sonra da yüzmeye devam etti. Ancak ciddi şekilde ezilip sıkıştırıldıktan sonra battı. Noronha, "Köpükteki küçük, kapalı hücreler gazı hapsediyor ve suyun içi boş payandalara taşmasını önlüyor" dedi. "Bu şekilde köpük, çatladıktan sonra hızla suyla dolabilen geleneksel içi boş deniz yapılarının aksine, yapının hasardan sonra suyun üzerinde kalmasına yardımcı olan dağıtılmış bir bariyer görevi görüyor." Ekip, konsepti test etmek için 3D baskılı bir deniz şamandırası inşa etti ve onu türbülanslı bir deniz suyu tankına yerleştirip 45 dereceye kadar döndürdü. Araştırmacılar şamandıranın kapalı bir mahfaza, koruyucu kaplama veya ilave yüzdürme olmadan sabit kaldığını söyledi. Proje lideri Seçkin Profesör Ma Qian, sonraki adımların gösteri parçalarının büyütülmesini ve gerçekçi deniz ve derin deniz koşulları altında uzun vadeli performansın test edilmesini içerdiğini söyledi. Qian, titanyum çerçeve içindeki malzemeyi değiştirerek yapının özelliklerinin özelleştirilebileceğini, enerji emilimi, termal yönetim ve titreşim kontrolü gibi alanlarda denizcilik altyapısının ötesinde potansiyel kullanımlara kapı açabileceğini söyledi. RMIT'in Eklemeli Üretim Merkezi, Fransa'daki Conservatoire National des Arts et Métiers ile birlikte projeye öncülük etti. Avustralya Araştırma Konseyi ve RMIT Mühendislik Okulu araştırmayı destekledi. "Yüzeyi kırmak: yüzen metal-polimer açık hücreli hibrit kafes metamalzemeleri" adlı çalışma Advanced Materials dergisinde yayınlandı. Bağımsız raporlama kaynak gerektirir. Patreon'da bize katılın.