טכנולוגיית חיבור של משטחים לעמידות ויציבות

חוקרים מאוניברסיטת טקסס A&M (Texas A&M University) וממעבדות Sandia National גילו טכנולוגיית חיבור מתקדמת בשם ILMs (משטחי מטא מחוברים), אשר עשויה לחולל מהפכה בתחום הבנייה. באמצעות שילוב של מתכות ניקל-טיטניום בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית, הצליחו החוקרים לייצר את המשטחים המחוברים באופן שיוכלו לחזור לצורתם המקורית לאחר עיוותים שנגרמו משינויי טמפרטורה. יכולת זו מאפשרת גמישות ועמידות רבה בבנייה ומציעה פתרון אופטימלי למבנים הנדרשים לעמוד בתנאי מזג אוויר קיצוניים.

משטחי ILMs נחשבים לפתרון חדשני במיוחד, בעיקר בשל שימוש בחומרים בעלי "זיכרון צורה" - סגסוגת ניקל-טיטניום, חומר המוכר בזכות יכולתו לחזור למצבו המקורי לאחר שהוא עובר שינוי צורה במגוון טמפרטורות. לעומת שיטות החיבור המסורתיות בבנייה, כגון שימוש בברגים ובדבקים, ILMs מעניקים יציבות ועמידות גבוהה יותר, שכן החומרים מסוגלים להסתגל לשינויי טמפרטורה ולחץ בלי לאבד מיציבותם.

"משטחי ILMs עתידים לשנות את טכנולוגיות החיבור במגוון תחומים, בדיוק כפי שוולקרו חולל מהפכה בשנות ה-50", אמר ד"ר איברהים קראמן, ראש המחלקה למדעי החומרים והנדסה בטקסס A&M. קראמן מסביר, כי בניגוד לטכנולוגיות חיבור רגילות, טכנולוגיית ILMs פעילה, כלומר יוצרת חיבור יציב שמונע תזוזה בין החלקים, אך מאפשר גמישות מסוימת ומאפשר התחדשות צורה עם שינויי הטמפרטורה.

יתרונות המשטחים המחוברים הופכים אותם לאידיאליים לעידן שבו שינויי האקלים מגבירים את שכיחותם של מזג אוויר קיצוני. הדבר מאתגר ממש את עמידות המבנים. טכנולוגיית ILMs מאפשרת התאמה של המבנים לתנאים המשתנים, ומבטיחה עמידות ושמירה על יציבות המבנה בטמפרטורות גבוהות ונמוכות כאחד. בזכות זאת אפשר להפעיל את הטכנולוגיה החדשה לא רק במבני מגורים אלא גם בתשתיות עמידות שנדרשות לעמוד במזג אוויר קשה כגון גשמים עזים, סופות חום ושריפות.

תהליך החיבור של המשטחים המחוברים דומה לפעולה של לגו. כך אפשר לחבר בקלות חלקים מבניים באמצעות העברת כוח ומניעת תזוזה, תוך יצירת קשרים יציבים יותר. מדובר בשדרוג של ממש בהשוואה לשיטות חיבור מסורתיות, הנחשבות פסיביות ומצריכות הפעלת כוח או דבק בעת החיבור.

לטכנולוגיה החדשה יתרונות בתחומים מגוונים, בהם רפואה, תעופה ובנייה. בתחום הרפואי, אפשר למשל לייצר פרוטזות שמסוגלות להתאים את עצמן לתנועות הגוף ולשינויים בטמפרטורה. הדבר מספק נוחות ושימושיות מוגברת למטופלים. בתעופה, ILMs עשויים לשמש לייצור חלקים למטוסים המצריכים פירוק והרכבה תכופים. השימוש בטכנולוגיית החיבור החדשה עשוי להקל תהליכי תחזוקה ולחסוך זמן ועלויות.

לטכנולוגיה יש גם השפעות סביבתיות חיוביות. חיבורים עמידים יותר עשויים לסייע בהפחתת בלאי, להפוך את המבנים לבטוחים ועמידים לאורך זמן ולמנוע שימוש בחומרים מזהמים לתחזוקה. המבנים יהיו עמידים לשינויי טמפרטורה, לחצים מכניים ואף רטיבות גבוהה, והדבר יפחית את השפעות הסביבה על עמידותם.

טכנולוגיית ILMs, בשילוב עם שימוש בסגסוגות בעלות זיכרון צורה, עשויה לאפשר יצירה של מבנים חכמים המסוגלים להסתגל לשינויים. לדוגמה, המבנים עשויים לשנות את צורתם או כיוונם לפי הטמפרטורה או תנאי הסביבה. זו בשורה ממשית לעולם ההנדסה: מבנים יכולים להיות גמישים ואקטיביים לעומת המגבלות המסורתיות של מבנים קשיחים.

החוקרים בטקסס A&M ובמעבדות Sandia מקווים לפתח את הטכנולוגיה ולעשותה עמידה לעיוותים ממשיים ולשינויי צורה מורכבים. ד"ר קראמן ציין, כי שילוב הסגסוגות בטכנולוגיה יוכל להביא ליישומים רבים בעתיד למרות האתגרים הרבים שהצוות עדיין מתמודד איתם.

לפרטים נוספים