ทีมนักวิทยาศาสตร์ของสหราชอาณาจักรได้แสดงให้เห็นว่ากลไกการเสริมความแข็งแกร่งในระดับอะตอมที่พบในโลหะและโลหะผสมนั้นสามารถนำมาใช้เพื่อทำให้โครงสร้างการพิมพ์ 3 มิติแข็งแกร่งขึ้นได้อย่างไร การเลียนแบบโครงสร้างผลึกจุลภาคของวัสดุโลหะเป็นวิธีการใหม่ในการสร้างสิ่งที่เรียกว่าวัสดุทางสถาปัตยกรรม โดยสร้างโครงสร้าง 3 มิติน้ำหนักเบาที่แข็งแรงกว่าวัสดุที่ประดิษฐ์
ขึ้นมาจนถึงปัจจุบัน งานวิจัยนี้
ยังเปิดช่องทางสำหรับการสร้างแบบจำลองและการสังเกตปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนในโลหะวิทยาในลักษณะเดียวกับโครงสร้างผลึกที่มีโครงตาข่ายที่ประกอบด้วยอะตอมและพันธะ วัสดุทางสถาปัตยกรรมเหล่านี้จำลองโครงสร้างตาข่ายนี้ในขนาดที่ใหญ่ขึ้นด้วยการจัดเรียงโหนดและเสาเป็นระยะ เมื่อใช้แนวคิดนี้ การพิมพ์ 3 มิติสามารถใช้เพื่อสร้างโครงสร้างแลตทิซขึ้นใหม่ได้ทุกขนาด
จนถึงตอนนี้ วัสดุทางสถาปัตยกรรมดังกล่าวได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เป็นไปตามเซลล์ยูนิตแบบง่ายๆ ซ้ำๆ ที่จัดวางในทิศทางเดียว อย่างไรก็ตาม วัสดุที่เป็นผลึกส่วนใหญ่นั้นไม่สมบูรณ์และประกอบด้วยเมล็ดพืชจำนวนมากที่มีการวางแนวโครงตาข่ายแบบสุ่ม ในงานชิ้นใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจากImperial College LondonและUniversity of Sheffieldได้เลียนแบบการจัดวางที่สมจริงยิ่งขึ้นในโครงสร้างการพิมพ์ 3 มิติ เพื่อทดสอบว่าผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่แข็งแรงขึ้นหรือไม่
ผลลัพธ์ของพวกเขายืนยันว่ากลไกของอะตอมที่ใช้ประโยชน์จากโลหะวิทยาเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะผสมยังนำไปใช้กับวัสดุที่ปรับขนาดขึ้นเหล่านี้ด้วย ตัวอย่างเช่น การเพิ่มจำนวนเมล็ดพืชและการลดขนาดเมล็ดพืชจะจำกัดระยะห่างที่รอยแตกสามารถแพร่กระจายผ่านวัสดุได้ และการผสมผสานเมล็ดพืชในวัสดุทางสถาปัตยกรรมทำให้มันแข็งแกร่งกว่าที่นักวิจัยคาดไว้มาก “เราไม่ได้คาดหวังว่าความแข็งแกร่งจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก” ผู้เขียนนำMinh-Son Phamกล่าว “เราคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเพียง 2 หรือ 3 เท่า แต่อาจเพิ่มขึ้นถึง 6 หรือ 7 เท่า”
เทคนิคอื่นๆ ที่สำรวจเพื่อเพิ่มความแข็งแรง
ของวัสดุในโลหะวิทยา ได้แก่ การตกตะกอนและการชุบแข็งแบบหลายเฟส อดีตถูกใช้ในโลหะผสมเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิต และนักวิจัยได้รวมการตกตะกอนในวัสดุทางสถาปัตยกรรมด้วยการแนะนำโดเมนขนาดเล็กซึ่งพารามิเตอร์ขัดแตะแตกต่างเล็กน้อยกับส่วนที่เหลือของโครงสร้าง
การได้รับแรงบันดาลใจจากวัสดุหลายเฟส – ซึ่งส่วนต่าง ๆ ของวัสดุทางสถาปัตยกรรมถูกสร้างขึ้นด้วยประเภทตาข่ายที่แตกต่างกัน – ก็มีประโยชน์เช่นกัน ตัวอย่างเช่น โครงสร้างแบบหลายชั้นของโครงตาข่ายทรงลูกบาศก์ที่มีตัวเป็นศูนย์กลางซึ่งประกบอยู่ภายในโครงสร้างลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลางใบหน้า พบว่าช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับวัสดุที่เกิดในขณะเดียวกันก็จำกัดการเสียรูปของพลาสติกไว้ที่ชั้นกลาง
ตามคำกล่าวของ Pham การทำงานนี้ในระยะใกล้อาจเป็นการขนส่ง โดยเฉพาะในรถยนต์ส่วนบุคคล วัสดุที่ได้รับการออกแบบทางสถาปัตยกรรมดังกล่าวสามารถนำไปใช้ในบริเวณที่มีรอยย่นของรถยนต์ได้ ซึ่งดูดซับแรงเฉื่อยได้มากเมื่อกระทบ วิธีนี้จะช่วยลดน้ำหนักของรถเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ในขณะเดียวกันก็รักษาความปลอดภัยของผู้ขับขี่และผู้โดยสาร
งานวิจัยนี้เป็นก้าวย่างสู่การเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุที่มนุษย์สร้างขึ้น และยังช่วยให้เข้าใจถึงความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างวัสดุและคุณสมบัติของวัสดุได้ดียิ่งขึ้น อันที่จริงGang Soeb JungและMarcus BuehlerจากLaboratory for Atomistic and Molecular Mechanics สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ประเทศสหรัฐอเมริกาแสดงความคิดเห็นในบทความเรื่อง Natureว่า “วัสดุทางสถาปัตยกรรมสามารถนำมาใช้เพื่อศึกษาโครงสร้างแบบลำดับชั้นที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ เช่น วัสดุที่ทำจากไหมและกระดูก เพื่อหาว่าคุณลักษณะใดรับผิดชอบต่อคุณสมบัติที่โดดเด่นของโครงสร้าง”
หัวหน้าผู้เขียน Pham ยังมองเห็นอนาคต
ที่น่าตื่นเต้นซึ่งขณะนี้ผู้คนเริ่มตระหนักถึงศักยภาพของการพิมพ์ 3 มิติอย่างเต็มที่ “สนาม Toroidal มีความสมมาตรตามแนวแกนและมีคุณสมบัติในการดัดอนุภาคจากทุกทิศทางเชิงมุมไปยังจุดศูนย์กลาง” Bottura อธิบาย “สิ่งนี้ถูกใช้ใน GaToroid เพื่อส่งลำแสงจากมุมต่างๆ ไปยังตัวผู้ป่วย โดยไม่ต้องหมุนแม่เหล็ก”
การออกแบบระบบในโครงสำหรับตั้งสิ่งของ GaToroid ลำแสงฮาดรอนจากคันเร่งก่อนจะผ่านแม่เหล็กเวกเตอร์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเตะ XY เพื่อนำลำแสงไปยังแม่เหล็ก Toroidal ในมุมที่เหมาะสม แม่เหล็กประกอบด้วยชุดของขดลวด toroidal ตัวนำยิ่งยวด และลำแสงพุ่งเข้าไปในช่องว่างระหว่างขดลวด ขดลวดได้รับการออกแบบด้วยขดลวดแบบมีระดับ ซึ่งจะกำหนดรูปร่างโปรไฟล์ของสนามเพื่อช่วยในการควบคุมทางเดินของลำแสง
“เราสร้างขดลวดให้มี ‘การยอมรับ’ ที่ใหญ่มาก ซึ่งหมายความว่าลำแสงที่มีพลังงานต่างกันจะมุ่งตรงไปยังจุดเดียวกันโดยใช้ปริมาตรสนามขนาดใหญ่ โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนสนามแม่เหล็ก” บอตทูรากล่าว “และเนื่องจากเส้นสนามชิดกันภายในทอรัส จึงไม่จำเป็นต้องมีแอกเหล็กหนัก และพื้นที่สำหรับผู้ป่วยในรูของทอรัส จึงไม่ต้องมีสนาม”
เนื่องจากโครงสำหรับตั้งสิ่งของไม่เคลื่อนที่หรือเปลี่ยนสนาม มันเพียงต้องการแม่เหล็กตัวเตะเพื่อควบคุมลำแสง และการกำหนดค่าสนามแม่เหล็กจะทำหน้าที่ที่เหลือ สิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในทิศทางการส่ง (ซึ่งอาจใช้เวลาหลายวินาทีสำหรับโครงสำหรับตั้งสิ่งของแบบคลาสสิก) เนื่องจากความเร็วของการส่งลำแสงถูกควบคุมโดยความเร็วของแม่เหล็กตัวเตะและตัวเร่งความเร็วเท่านั้น
เพื่อตรวจสอบศักยภาพของการออกแบบ นักวิจัยได้จำลองการติดตามอนุภาคเดี่ยวขนาด 70–250 MeV ที่ส่งตรงไปยังผู้ป่วยโดยใช้แม่เหล็ก Toroidal แบบขดลวดที่มีระดับ พวกเขาสังเกตเห็นคุณสมบัติการยอมรับและ isocentric ที่ยอดเยี่ยม การจำลองซ้ำสำหรับกลุ่มเมฆของอนุภาคที่มีพารามิเตอร์ของลำแสงต่างกันเล็กน้อย (ตำแหน่งเริ่มต้น ทิศทางและพลังงาน) แสดงให้เห็นเมฆลำแสงอินพุตและเอาต์พุตที่ซ้อนทับกันได้ดีที่ 70, 150 และ 250 MeV
ทีมงานยังได้สาธิตการพิสูจน์หลักการของการวาดภาพด้วยลำแสงโดยใช้ GaToroid พวกเขาทำได้โดยใช้มุมเตะที่แตกต่างกันที่แม่เหล็กเวกเตอร์เพื่อเปลี่ยนเส้นทางของลำแสงในทิศทางตามขวาง (±50 มม.) และแนวขวาง (±60 มม.) อย่างรวดเร็ว
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตแตกง่าย
