コーラの缶を用意し、端を反対方向にひねります。缶は真ん中が折れていて使えません。ここで、缶が中心から全長に沿って均一に半分にきれいに縮むと想像してください。これは、Aref Ghorbani が設計した新しい素材で可能になりました。彼の仕事がそれを成し遂げた ネイチャーコミュニケーションズ。
ゴルバーニの発見の根拠はいわゆる 穴あきシート。これは、円筒状の空間が規則的に格子状に配列された弾性プラスチックで作られた素材です。その構造がそれを特別なものにしています。ゴルバーニ:「ゴムを絞ると横方向に伸びます。それは普通のことです。しかし、この材料は伸びるのではなく、縮むのです。」
この収縮は、材料が円筒状の空洞内で規則的に折り畳まれるために発生します。したがって、生地は圧縮され、縮みます。これまでのところ新しいことは何もありません。 Ghorbani はさらに一歩進めて、この素材から円筒形のスリーブを作成し、変形にどのように反応するかを調査しました。それはこれまで一度も行われたことがありませんでした。 「材料は通常、ねじれて座屈して使用できなくなるため、私はねじることに焦点を当てました。」
このねじりの際、キャビティが互いの上にきちんと真っ直ぐではなく、互いに斜め上に螺旋状に配置されると、魔法のようなことが起こります。螺旋状の螺旋状のスリーブは長手方向の軸の周りで収縮しますが、ねじれはしません。収縮は中心から始まり、スリーブの端に向かって大きくなります。残りのチューブは幅が狭いだけでなく、より頑丈になっています。
そして後者は実際のアプリケーションに役立ちます。ゴルバーニ: 「回転させることにより、シリンダーはより狭く、密度が増し、より安定します。したがって、シリンダーはよじれの影響を受けにくくなります。したがって、回転するシリンダー内の液体は流れ続けることができ、挟まれることはありません。ねじれが大きいほど、材料はより硬くなります。それは驚きでした。』
このような挙動を示す完璧なシリンダーを作るのは非常に困難です。キャビティの螺旋は正確に「適合」し、直角を成す必要があります。それは「試行錯誤」ではなく、数学の問題です。その後、ゴルバーニ氏は 3D プリンターを使用して、彼がメタシェルと呼ぶシェルを作成しました。
重要なのは、これらの特性を引き起こす設計要素を理解することです
アレフ・ゴルバーニ、食品の物理学および物理化学の研究者
ゴルバーニ氏はまた、彼の奇妙な行動の背後にある物理学を解明した メタシェル。この物理学は、らせんの方向に逆らって回転した場合にのみ収縮が発生する理由も説明します。ゴルバーニ: 「形状が異なれば、特性も異なります。これらの特性を引き起こす設計要素を理解することが重要です。これらの法則を知っていれば、従来の材料では不可能な特性を作り出すことができます。
もし 原理証明 ゴルバーニは魔法の鞘を注射器に変えました。 「収縮メカニズムをポンプとして使用できます」と彼は説明します。 ‘回転運動は均一な収縮に変換されます。それ以外の方法ではそれを達成することはできません。利点は、ねじりを放すとポンプが自動的に初期状態に戻ることです。」