Mühəndislər dünyanın ilk suda üzən titan materialını hazırlayıblar

Avstraliyalı tədqiqatçılar zədələndikdən sonra belə suyun üzərində qala bilən, möhkəm və yüngül titan konstruksiya hazırlayıblar. Yeni material dəniz infrastrukturu üçün perspektivli həll hesab olunur. Avstraliyanın Melburn şəhərində yerləşən RMIT Universitetinin mühəndisləri hətta ciddi zədələr aldıqdan sonra da suda üzmə qabiliyyətini qoruyan yeni titan material hazırlayıblar. Tədqiqatın nəticələri dəniz şamandıraları, üzən sensorlar və digər dəniz qurğularının hazırlanmasında yeni imkanlar yarada bilər. Hazırda şamandıralar, üzən sensorlar və digər dəniz konstruksiyaları suyun daxil olmasının qarşısını alan hermetik bölmələrdən istifadə etməklə üzmə qabiliyyətini qoruyur. Lakin ciddi çatların yaranması həmin bölmələrin su ilə dolmasına və bütün konstruksiyanın batmasına səbəb ola bilər.

Buna görə də mühəndislər möhkəmliyi, yüngüllüyü və suda üzmə qabiliyyətini qorumaqla yanaşı, sərt dəniz şəraitinə davam gətirə bilən materiallar hazırlamağa çalışırlar. Bu məqsədlə paslanmayan poladdan və yüksək sıxlıqlı plastikdən geniş istifadə olunsa da, həmin materiallar zədələnmiş konstruksiyaların üzmə qabiliyyətini qoruması problemini tam həll etmir.

Metal qəfəsvari konstruksiyalar aşağı çəkisi və yüksək möhkəmliyi ilə bu problemə potensial həll kimi nəzərdən keçirilir. Lakin onların bir-biri ilə əlaqəli açıq boşluqları suyun sərbəst şəkildə daxil olmasına imkan verir. Nəticədə konstruksiyanın ümumi sıxlığı aşağı olsa belə, o, suda üzmək əvəzinə bata bilər.

RMIT Universitetinin Additiv İstehsal Mərkəzinin aparıcı tədqiqatçısı doktor Cordan Noronhanın sözlərinə görə, metal qəfəsvari konstruksiyaların sıxlığı suyun sıxlığının onda birindən də az ola bilər. Bununla belə, açıq və bir-biri ilə əlaqəli boşluqların su ilə dolması onların batmasına səbəb olur. Alim bildirib ki, bu xüsusiyyət indiyədək belə yüngül və möhkəm konstruksiyaların dəniz infrastrukturu üçün istifadəsini məhdudlaşdırıb.

Tədqiqatçılar problemi həll etmək üçün üçölçülü çap texnologiyası vasitəsilə içiboş və bir-biri ilə əlaqəli elementlərdən ibarət titan qəfəs hazırlayıblar. Daha sonra həmin elementlərin daxilini poliuretan köpüklə doldurublar. Bu konstruksiyada titan elementlərinin ətrafındakı boşluqlar açıq saxlanılır. Beləliklə, su konstruksiyanın daxilindən sərbəst keçə bilir, lakin titan elementlərinin içərisindəki köpük materialın üzmə qabiliyyətini qorumağa kömək edir. Cordan Noronhanın sözlərinə görə, yalnız içiboş titan elementlərinin poliuretan köpüklə doldurulması suyun konstruksiyadan keçməsinə imkan verən, eyni zamanda ciddi çatlar və zədələr yarandıqda belə suda üzə bilən materialın hazırlanmasını mümkün edib. Sınaqlar zamanı nümunələr şirin suda iki aydan artıq müddət ərzində üzmə qabiliyyətini qoruyub. Tədqiqatçıların bildirdiyinə görə, bu iş metal və polimer əsaslı hibrid qəfəsvari metamaterialın suda üzə bilməsinin ilk sənədləşdirilmiş nümayişidir.

Tədqiqat çərçivəsində alimlər açıq qəfəsvari konstruksiyaların suda üzmə qabiliyyətini müəyyənləşdirmək üçün yeni hesablama yanaşması da hazırlayıblar. Ənənəvi hesablamalarda konstruksiyanın daxilindəki bütün boşluqlar nəzərə alınır. Lakin bu boşluqlara su daxil olduqda onların həcmi konstruksiyanın üzmə qabiliyyətinin qorunmasına töhfə vermir. Buna görə də tədqiqatçılar “skelet sıxlığı” adlandırdıqları göstəricidən istifadə ediblər. Bu göstərici yalnız suyun daxil ola bilmədiyi hissələri nəzərə alır. Hazırlanmış konstruksiyada bunlara titan divarları və daxilində köpük yerləşən, su keçirməyən kanallar daxildir.  Cordan Noronhanın izahına görə, bu yanaşma mühəndislərə sadə layihələndirmə prinsipi təqdim edir: konstruksiyanın skelet sıxlığı onu əhatə edən mayenin sıxlığından aşağı olduqda, xarici boşluqlardan su sərbəst keçsə belə, konstruksiya üzə bilər.

Möhkəmlik və üzmə qabiliyyəti zədələrə baxmayaraq qorunur

Sınaqlar zamanı yeni titan konstruksiya dəniz tətbiqlərində istifadə olunan bəzi mövcud materiallarla müqayisədə daha yüksək yükdaşıma qabiliyyəti nümayiş etdirib. Eyni ümumi sıxlığa malik materiallar müqayisə edildikdə, yeni konstruksiyanın möhkəmliyi paslanmayan polad və yüksək sıxlıqlı polietilenlə müqayisədə 70 faiz daha yüksək olub. Dəniz suyunun təsiri altında aparılan qısamüddətli sınaqlar da ümidverici nəticələr göstərib. Melburn yaxınlığındakı Port-Fillip körfəzindən götürülmüş təbii dəniz suyunda iki həftə saxlanıldıqdan sonra konstruksiyanın kütləsi cəmi 0,15 faiz azalıb, möhkəmliyindəki azalma isə 1 faizdən aşağı olub. Tədqiqatçılar müəyyən ediblər ki, çatlar və struktur qırılmaları materialın üzmə qabiliyyətini dərhal itirməsinə səbəb olmur. Konstruksiya mühüm birləşmə nöqtələrində nasazlıqlar, çatlar və hətta bütöv bir qəfəs qatının qırılması kimi ciddi zədələrdən sonra da suyun üzərində qalıb. Yalnız həddindən artıq əzilərək sıxlaşdırıldıqdan sonra batıb.

Noronhanın sözlərinə görə, köpüyün daxilindəki kiçik, qapalı hüceyrələr qazı saxlayır və suyun içiboş titan elementlərinə dolmasının qarşısını alır. Beləliklə, köpük konstruksiyanın müxtəlif hissələrində paylanmış qoruyucu baryer rolunu oynayaraq zədələnmə zamanı üzmə qabiliyyətinin saxlanmasına kömək edir. Ənənəvi içiboş dəniz konstruksiyalarından fərqli olaraq, yeni material çatlar yarandıqda suyun sürətlə daxil olması səbəbindən dərhal batmır.

Tədqiqatçılar texnologiyanın praktik tətbiq imkanlarını nümayiş etdirmək üçün üçölçülü çap üsulu ilə dəniz şamandırası da hazırlayıblar. Dalğalı və hərəkətli dəniz suyunu təqlid edən xüsusi sınaq çənində şamandıra 45 dərəcəyədək əyildikdə və döndərildikdə belə sabitliyini qoruyub. Bunun üçün əlavə hermetik korpusa, qoruyucu örtüyə və ya ayrıca üzmə sisteminə ehtiyac olmayıb. Layihənin rəhbəri, RMIT Universitetinin görkəmli professoru Ma Tsyan bildirib ki, tədqiqat qrupu növbəti mərhələdə sınaq nümunələrinin ölçülərini artırmağı və materialın real dəniz şəraitində, eləcə də dərin dəniz mühitində uzunmüddətli fəaliyyətini araşdırmağı planlaşdırır.

Professorun sözlərinə görə, titan karkasın daxilində istifadə olunan materialın dəyişdirilməsi ilə oxşar konstruksiyaları enerji udulması, istiliyin idarə edilməsi, vibrasiyaya nəzarət və digər tətbiqlər üçün də uyğunlaşdırmaq mümkündür.

Tədqiqatın nəticələri dəniz infrastrukturu üçün daha yüngül, möhkəm və zədələrə davamlı materialların hazırlanmasına yeni imkanlar açır. Bununla belə, texnologiyanın genişmiqyaslı istifadəsi üçün uzunmüddətli sınaqların və praktik tətbiq qiymətləndirmələrinin aparılması vacibdir.

mənbə: scitechdaily.com