محققان روشی نوین برای افزایش سختی فلزات ابداع کرده اند که در آن نانوذرات سازنده تحت فشار به یکدیگر می چسبند.
محققان دانشگاه براون روشی جدید برای ساخت فلزات بسیار سخت ابداع کرده‌اند. این گروه نانو ذراتی ابداع کرده‌اند که به دلیل نوع فراوری شیمیایی تحت نیروی فشار معتدل به یکدیگر می‌چسبند.
به طور معمول سختی فلز با استفاده از روش‌های تولیدی مانند کوبیدن چکش، خم کردن یا پیچاندن سخت‌تر می‌شود. اما در تحقیق جدید پژوهشگران از روش «پایین به بالا» استفاده کردند تا فلزات سخت‌تری بسازند.
سختی ماده به وسیله مقاومت آن در برابر خراش مقاوم است یا تحت فشار خم می‌شود. در خصوص فلزات سختی اصولاً به وسیله اندازه دانه‌های میکروسکوپی سازنده آن تعیین می‌شود. هرچه این دانه‌ها کوچک‌تر باشد، سختی فلز بیشتر است.
«او چن» یکی از مؤلفان این پژوهش می‌گوید: ما نانوذرات سازنده‌ای ابداع کردیم که هنگام فشردن به یکدیگر می‌چسبند. به این ترتیب انداز ه دانه‌های یکسان می‌شود و در نتیجه سختی افزایش می‌یابد.
به گفته محققان مشکل آنجا بود که سطح فلزات به طور معمول با مولکول‌های طبیعی به نام لیگاند پوشیده شده که اجازه نمی‌دهد ذرات تشکیل دهنده فلز زیادی قدرتمند شوند. به همین دلیل محققان یک روش فراوری شیمیایی ابداع کردند که می‌تواند این لیگاندها را از بین ببرد. در نتیجه نانوذرات فلز می‌توانند تحت فشار به شیوه‌ای ساده‌تر با یکدیگر ترکیب شوند.
محققان با کمک این روش سکه‌هایی از نانو ذرات فلزات مختلف مانند طلا، نقره و پالادیم ساختند. آزمایش‌ها نشان داد آنها سخت‌تر از فلزات معمولی هستند، به طوری که سکه‌های طلا ۴ بار سخت‌تر از نمونه‌های معمولی بودند.
همچنین دیگر خواص فیزیکی فلزات تغییر اندکی داشت یا اصلاً دگرگون نشده بود.
حشرات هنگام پرواز و فرود از تکنیکی به نام “شار نوری” استفاده می‌کنند. آنها می‌توانند از طریق میدان دید خود سرعت حرکت اشیا را تعیین کنند. به عنوان مثال هنگام فرود آنها درک می‌کنند که با چه سرعتی در حال نزدیک شدن به یک برگ یا چمن هستند. آنها با کاهش به موقع سرعت خود می‌توانند یک فرود آرام انجام دهند.
پهپادها و سایر ربات‌های پرنده برای پرواز به حسگرها و پردازنده‌هایی که بر روی آنها تعبیه می‌شود، نیاز دارند. بدیهی است که اگر این پهپادها به سیستم‌های ناوبری بیشتری مجهز باشند، پرواز بهتری خواهند داشت. اما نکته‌ای که از سوی دیگر با آن مواجه خواهند شد نیز این خواهد بود که سنگین‌تر و بزرگ‌تر خواهند شد. به همین دلیل دانشمندان این مطالعه شروع به بررسی این موضوع کردند که چگونه حشرات بدن خود را در هنگام عبور از پیچ و خم و فرود آمدن روی گل‌ها، برگ‌ها و شاخه‌ها کنترل می‌کنند.
“گویدو دی کرون”(Guido de Croon) استاد میکروخودروهای هوایی الهام گرفته از فرایند زیستی و نویسنده ارشد مقاله گفت: ما کار خود را با بررسی روش شار نوری و استراتژی‌های ساده و زیبایی که حشرات پرنده استفاده می‌کنند آغاز کردیم اما در ادامه دریافتیم که این کار دشوارتر از تصور ما است. به عنوان مثال در یک زمان ربات‌های پرنده ما فرود نمی‌آیند اما همچنان در آسمان در حال حرکتند و به عبارت دیگر تنها بالا و پایین می‌روند. دو مشکل اساسی در اینجا وجود دارد و آن این است که شار نوری فقط اطلاعات ترکیبی در مورد فاصله و سرعت را فراهم می‌کند و به طور جداگانه نمی‌توان از آن اطلاعاتی در مورد مسافت یا سرعت به دست آورد. به عنوان مثال اگر دو پهپاد در شرف فرود آمدن باشند و یکی از آنها دو برابر سریع‌تر از دیگری در حال پرواز باشد و بیشتر نیز ارتفاع گرفته باشد هر دو شار نوری یکسانی را درک می‌کنند. با این حال آنها باید به واگرایی در حال تغییر شار نوری پاسخ دهند. اگر یک پهپاد هنگام فرود پاسخ‌های خود را متناسب با ارتفاع خود تنظیم نکند، هرگز روی زمین فرود نخواهد آمد بلکه تنها در آسمان تنها نوسان خواهد کرد.
محققان می‌گویند، شار نوری در جهت پرواز پهپاد یا ربات بسیار ناچیز است و این امر تشخیص موانع را بسیار دشوار می‌کند. شار نوری را همچنین می‌توان به عنوان توزیع سرعت آشکار حرکت در الگوی روشنایی در یک تصویر نیز معرفی کرد. شار نوری الگوی حرکت آشکار اشیاء، سطوح و لبه‌ها در یک صحنه بصری است که ناشی از حرکت نسبی بین یک ناظر و یک صحنه است.
برای حل این مشکل، ایده آموزش ربات‌هایی که مجهز به هوش مصنوعی(AI) برای تخمین مسافت هستند، به ذهن محققان رسید. دانشمند اخیراً نظریه‌ای در این باره مطرح کرده بودند. به گفته دی کرون، ربات‌های پرنده باید بتوانند با نوسان فعال، مسافت را تعیین کنند. با انجام این کار، ربات‌ها یاد می‌گیرند که به عنوان مثال چمن هنگام فرود از فاصله‌های مختلف چگونه به نظر می‌رسد یا هنگام پرواز از میان جنگل درک می‌کنند تنه‌های درختان چقدر با یکدیگر فاصله دارند.
“کریستوف دی واگتر”(Christophe De Wagter) یکی از محققان این مقاله در انتها گفت: این امر منجر به فرود بسیار سریع‌تر و نرم‌تر از قبل پهپادها می‌شود چرا که پهپادها اکنون می‌توانند موانع موجود در مسیر پرواز خود را به طور دقیق شناسایی کرده و به راحتی از کنار آنها رد شوند و با آنها برخورد نکنند.
این تحقیق همچنین بینش جدیدی در مورد هوش حشرات ارائه داد.
یافته‌های این مطالعه در مجله “Nature Machine Intelligence” منتشر شد.
منبع: خبرگزاری مهر