هذه المادة الجديدة، المصنوعة من سبيكة التيتانيوم من خلال تصميم شبكة مبتكر مستوحى من الطبيعة، تحتوي على إمكانات كبيرة للصناعات التي تتراوح من الطيران إلى التكنولوجيا الطبية. وقد أنتج البحث، بدعم من قسم التصنيع المتقدم في جامعة RMIT ومرفق المجهرية والتحليلات الدقيقة في الجامعة، وتموله مجلس الأبحاث الأسترالي، مادة فائقة تحقق نسبة القوة إلى الوزن التي لم تكن ممكنة في السابق باستخدام طرق التصنيع الحالية. مفتاح هذا الإنجاز يكمن في الهيكل الشبكي الفريد للمادة، مستوحاة من أشكال طبيعية قوية مثل زهرة الزنابير العملاقة والشعاب المرجانية الأنبوبية. العلم وراء المادة يوضح البروفيسور ما تشيان، الذي يقود فريق البحث، التحديات في تكرار هذه الهياكل الطبيعية في المعدن، والتي عانت تقليديا من توزيع التوتر غير المتساوي ومشاكل قابلية التصنيع. من خلال الاستفادة من تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المتقدمة، وخاصة تقنية الاندماج المعدني المساعدة بالليزر، تمكن الفريق من التغلب على العديد من العقبات. تتضمن تقنية الاندماج هذه طبقات من مسحوق المعدن وذوبانه باستخدام ليزر عالي الطاقة لتحقيق أشكال هندسية دقيقة ومعقدة توزع الضغط بشكل أكثر توازناً عبر الهيكل. تصميم المادة الفائقة يتضمن شبكة أنبوبية مجوفة مع دعامة داخلية رقيقة، تعمل معًا لتعزيز القوة والمتانة. "هذا التصميم المجوف من الشبكة الأنبوبية يحتوي على دعامة داخلية رقيقة يظهر قوة وخفيفة غير مسبوقة لم يسبق أن شوهدت معا في الطبيعة. من خلال دمج اثنين من الهياكل المتكاملة بشكل فعال لتوزيع الضغط حتى، نتجنب نقاط تركيز الضغط النموذجية، "يقول تشيان. الأداء والتطبيقات المحتملة في الاختبارات التي أجريت داخل منطقة التصنيع المتقدمة، أظهر مكعب شبكة التيتانيوم قوة أكبر بنسبة 50٪ من أقوى سبائك المغنيسيوم المصبوبة المستخدمة حاليًا في تطبيقات الفضاء. هذا لا يظهر فقط قوتها العالية، بل يبرز أيضا قدرتها على تحويل الشقوق على طول الهيكل، مما يعزز من المتانة. أبرز جوردان نورونها، المؤلف الرئيسي للدراسة والمرشح للحصول على الدكتوراه في RMIT، قدرة المادة على التكيف عبر مستويات مختلفة وملاءمتها لمجموعة متنوعة من التطبيقات بسبب قوتها وملاءمتها الحيوية ومقاومتها للتآكل والحرارة. ويلاحظ أن الهيكل يمكن إنتاجه بأحجام تتراوح بين عدة ملم إلى عدة أمتار، باستخدام أنواع مختلفة من الطابعات، مما يعكس الإمكانات الواسعة للتنفيذ في القطاعات التي تتطلب مواد عالية الأداء مثل أجزاء الطائرات أو الصواريخ. الاتجاهات والتحديات المستقبلية على الرغم من أن التكنولوجيا اللازمة لإنتاج هذه المواد المتقدمة ليست متاحة على نطاق واسع بعد، إلا أن فريق RMIT متفائل بشأن اعتمادها وتطبيقها في المستقبل. قدرة المادة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية، مع مزيد من التحسينات، تفتح استخدامات محتملة في بيئات ذات درجات حرارة عالية مثل الطائرات الفضائية وطائرات مكافحة الحرائق. يطرح الانتقال من المختبر إلى التطبيقات الصناعية تحديات بسبب المعدات المتخصصة اللازمة للإنتاج. ومع ذلك، مع تقدم تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، من المتوقع أن تصبح أكثر سهولة، مما يسرع عملية التصنيع وتوسيع نطاق تطبيقها. إن إنشاء هذه المادة الفائقة الجديدة يمثل خطوة مهمة إلى الأمام في علم المواد، وتقدم لمحة عن مستقبل التصنيع حيث القوة لا تأتي على حساب الوزن. وبينما تواصل RMIT تحسين هذه المواد واستكشاف تطبيقاتها، فإن إمكانية دمجها في مختلف الصناعات ذات الطلب العالي تبدو واعدة. هذا الابتكار لا يسلط الضوء فقط على قدرات تقنيات التصنيع الحديثة بل يضع أيضًا معيارًا جديدًا لأداء المواد عبر الصناعات.