خودآرایی برای جلوگیری ترک برداشتن

[EN-EZEL 13,039]

آیا تاکنون به این نکته اندیشیده اید که چگونه یک جسم ترک بر می دارد و یا می شکند؟ نیروهای وارده به هر جسم بسته به مقاومت و خصوصیات مکانیکی آن جسم سبب ایجاد ترک های بسیار کوچک (در حد میکروسکوپی) می شوند به گونه ای که اگر این ترک ها به هم بپیوندند و به تدریج اندازه آنها بزرگ و بزرگتر شده منجر به شکستن و تخریب جسم می شوند.

جلوگیری از ایجاد ترک در بسیاری از مکانها مانند پل ها، بال هواپیماها، ساختمانها، سازه ها و غیره با اهمیت است. یکی از روش های جلوگیری از گسترش ترک، پخش و توزیع نیروهایی است که سبب گسترش ترک می شود. زمانی که ترکی ایجاد می شود نیروهای وارده به گونه ای عمل می کنند که آن ترک را گسترش می دهند. زمانی را تصور کنید که می خواهید چوبی را با کمک نیروی دست به دو قطعه بشکنید. یک چوب دارای ترک یا زاویه دار را خیلی راحت از یک قطعه چوب با مقطع دایره ای شکل شکسته می شود. چرا که در چوب ترک دار یا زاویه دار نیروها متمرکز و نقطه ای عمل می کنند حال آنکه در چوب گرد نیروها به صورت پراکنده عمل می کنند.

 

در زمان جنگ جهانی دوم نیز از این ویژگی برای جلوگیری از گسترش ترکهای بال هواپیما استفاده میشد به گونه ای که در هر دو انتهای ترک سوراخ هایی ایجاد میشد تا نیرو پخش شود و طول ترکها زیاد نشوند.

کفاش ها نیز به همین روش عمل می کنند و برای مکان هایی که تحت تاثیر نیرو هستند مانند مکان عبور بند کفش از سوراخ های دایره ای مانند استفاده می کنند تا نیروهای حاصل از بستن بند کفش چرم را پاره نکند.

 

امروزه فناوری نانو سبب شده تا راه های جدیدی برای گسترش ترک ارائه شود. محققان دانشگاه الینویز موفق به ساخت کامپوزیتی شده اند که قابلیت خودترمیمی دارد. در این نوع از کامپوزیت میکروکپسولهایی تعبیه شده است که محتوای مواد پلیمری است به گونه ای که هر گاه این میکروکپسولها به علت ایجاد ترک آسیب ببینند پاره شده محتوای آن با کاتالیزور (عامل تسریع کننده واکنش) موجود در زمینه تماس پیدا کرده سخت می شود. این فرایند سبب ترمیم و جلوگیری از گسترش ترک می شود.

میزان کارایی این فرایند در دمای اتاق 100% و در دمای 176 درجه فارنهایت 80% است . محققان هنوز به دنبال یافتن نسبت مناسبی از کاتالیزور و میکروکپسولها هستند تا فرایند را بهینه نمایند.