مهندسی مکانیک سکاندار علوم مهندسی
در نگاه اول تفاوت میان یک اتومبیل فرمولاوان با اتومبیلی که ما برای کارهای روزانه از آن استفاده می کنیم در حداکثر سرعت آن به نظر می رسد اما تنها قسمتی از اتومبیلهای فرمولاوان که از توانایی مغز هر رانند? معمولی خارج است قدرت بی نظیر ترمزها می باشد. حتی راننده های حرفه ای مسابقاتی مانند فرمول 3000 و ایندی کار که برای اولین بار با اتومبیلهای فرمولاوان رانندگی می کنند بزرگترین تفاوت میان این اتومبیلها با اتومبیهایی که قبلاً تجربه کرده اند را در ترمزهای قدرتمند این ماشینها می دانند و معمولاً نیز عادت کردن این راننده ها به دیسکهای کربنی بعد از استفاده از دیسکهای فلزی در فرمولهای پایین تر مشکل و نیاز به تمرینات زیادی دارد. مهمترین آوانتاژ دیسکهای کربنی وزن 1.4 کیلوگرمی در مقابل 3 کیلوگرم وزن دیسکهای فلزی است. از دیگر نکات برجسته در سیستمهای کربنی قابلیت فوق العاد? آنها در برابر حرارت بوده و دیسکهای کربنی در دماهای کمتر از 300 درج? سانتیگراد به راندمان کاری مطلوب نمی رسند. دمای اصلی آنها در حین مسابقه 400 تا 600 درجه می شود با اینکه در دماهای بالای 600 درجه دیسکها خورده شده و از ضخامت آنها کم می شود ولی این ترمزها هنوز قابلیتهای خود را تا 1300 درجه نگه می دارند که به لطف وجود کانالها و سوراخهایی است که موجب خنک شدن دیسکها می شوند با اینحال گداخته شدن دیسکهای ترمز اتومبیل فرمولاوان را حین وارد شدن به ویراژ می توان بوضوح مشاهده کرد.
دیسکهای ترمز طبق قوانین سازمان FIA در سه اندازه از نظر ضخامت ساخته می شوند و ضخیمترین آنها با 28 میلیمتر در ترمزگیریهای سنگین مانند زمانگیریهای رده بندی و یا در پیستهای مونزا و هوکنهایم مورد استفاده قرار می گیرد که اتومبیلها از سرعتهای بالای 350 کیلومتر بر ساعت حین وارد شدن به شیکین به سرعت ورودی ویراژ کمتر از 80 کیلومتر بر ساعت می رسند. موضوع مطلب : علم و فناوری محققان دانشگاه توکیو موفق به ساخت ترانزیستور قابل انعطافی شدهاند که مانند کاغذ مچاله میشود.
پیش از این با توجه به خواص قوی انعطافپذیری نانولولههای کربنی، محققان ترانزیستورهایی با قابلیت نورد، خمش و کشش تولید کرده بودند؛ اما ترانزیستور جدید بدون کاهش خواص الکتریکی، از حداکثر قدرت خمیدگی و انعطاف برخوردار است.
به گفته پروفسور «شیگئو مارویاما» استاد مهندسی مکانیک دانشگاه توکیو، با توجه به قدرت انعطافپذیری فوقالعاده این ترانزیستور، این فناوری میتواند منجر به تولید قطعات الکترونیکی مانند یک چسب، باند یا قطعات الکترونیک پوشیدنی شود.
بر خلاف سایر ترانزیستورهای اثر میدانی (FET)، تمامی کانالها و الکترودهای ترانزیستور جدید از نانولوله های کربنی (CNT) ساخته شدهاند و بستر آن از پلی وینیل الکل (PVA) بسیار انعطافپذیر و شفاف تهیه شده است.
در اکثر ترانزیستورهای اثر میدانی از طلا یا اکسید قلع ایندیم به عنوان الکترود استفاده میشود که طلا باعث کاهش شفافیت و اکسید قلع نیز قابلیت انعطافپذیری ترانزیستور را کاهش میدهد. در برخی از ترانزیستورهای جدید از نانولولههای کربنی استفاده شد، اما بدلیل استفاده از بستر پلاستیکی، انعطاف دستگاه محدود شده است.
ترانزیستور نانولوله کربنی جدید بر روی بستر پلی وینیل الکل قرار گرفت و ضخامت نهایی دستگاه 15 میکرون اعلام شد که قدرت انعطاف پذیری ترانزیستور را به شدت افزایش داد.
قدرت خم شدگی ترانزیستور به حدی است که مانند یک کاغذ مچاله میشود، بدون این که در خواص الکتریکی آن تغییری ایجاد شود.
انتقال نوری ترانزیستورهای اثرمیدانی نانولوله کربنی (CNT-FET) بیش از 80 درصد است و به تولید تجاری نزدیک شده است. موضوع مطلب : علم و فناوری مرکز علوم کودکان هند روزانه میزبان شمار زیادی از دانشآموزانی است که با شیوه ساخت سرگرمی های علمی ساده با استفاده از ضایعات آشنا میشوند.
برخلاف کودکان در کشورهای پیشرفته که با انواع مختلف سرگرمی های دیجیتال، ابزارهای نجومی و روباتیک مواجه هستند، کودکان کشورهای درحال توسعه و فقیر دارای کمبود شدید امکانات آموزشی و کمک آموزشی هستند.
«آرویند گوپتا» معلم خوش ذوق هندی به کوکان یاد میدهد که چگونه با استفاده از ضایعات اطراف خود، سرگرمیها ی علمی بسازند.
این ایده از اواسط دهه 70 میلادی و زمانیکه وی دانشجوی مهندسی در موسسه تکنولوژی هند بود به ذهن وی خطور کرد. «گوپتا» یکی از داوطلبان آموزش علوم به کودکان هندی بود که به دلیل مشکلات مالی قادر به حضور در مدرسه نبودند.
چند سال بعد وی به برنامه آموزش علوم به کودکان روستایی هند پیوست و با استفاده از مواد موجود در طبیعت و ارزان قیمت، ساخت سرگرمی های علمی را آغاز کرد.
این معلم در سال 1986 میلادی نگارش مجموعه کتاب هایی شیوه ساخت سرگرمی های علمی برای کودکان را آغاز کرد که تاکنون به 12 زبان ترجمه شدهاند.
در حال حاضر تیم چهار نفره ای به سرپرستی «گوپتا»، مرکزعلوم کودکان وابسته به دانشگاه پونا هند را اداره می کند.
در این مرکز بیش از 800 سرگرمی علمی با استفاده از ضایعات ساخته شدهاند و روزانه 50 هزار دانشآموز و معلم از سراسر هند با حضور در این مرکز با شیوه ساخت ابزار و سرگرمیهای علمی ساده آشنا میشوند.
یکی از دانش آموزان بازدید کننده از این مرکز با مشاهده یک سرگرمی علمی بسیار ساده، تحقیق 12 صفحهای نوشت که برنده جایزه 2500 دلاری جایزه بینالمللی اینتل شد. موضوع مطلب : علم و فناوری دانشمندان آمریکایی و ایتالیایی نوعی "ال. ای. دی" ارزان و ماوراء بنفش را توسعه دادند که از نانوبلورهای اکسید استانیوم ساخته شده است.
محققان لابراتوار ملی لس آلاموس در نیومکزیکو و محققان دانشگاه میلان از طریق یک فرایند شیمیایی نسبتاً ساده توانستند این "ال. ای. دی" ماوراء بنفش را به روشی ارزان تولید کنند.
"ال. ای. دی" (دیودهای ساطع کننده نور) سیستمهایی هستند که نور را برای الکترولومینه سانس ساطع می کند. این پدیده با اختلاف پتانسیل میان دو یا عناصر بیشتری از نیمه هادیهای مرتبط رخ می دهد. مهمترین دشواری در ساخت "ال. ای. دی" قابل استفاده در بخش پزشکی زیستی، ترکیب ویژگیهای مقاوت و پایداری شیمیایی با توانایی ساطع کردن ذرات نور در طیف ماوراء بنفش است.
ماوراء بنفش، طول موجی است که با آن می توان بعضی از واکنشهای مفید را کنترل کرد. دشواری بعدی در تولید "ال. ای. دی"، هزینه های بالای تولید است که تولید و استفاده از این محصول را محدود می کند.
اکنون این دانشمندان، با استفاده از یک تکنیک ویژه سنتز که برپایه مسیرهای ساده شیمیایی است توانستند این مشکلات را حل کنند.
در این متد، روی یک فیلم سیلیسی، نانوبلورهای دی اکسید استانیوم که از یک پوسته منوکسید استانیوم گرفته شده اند، ریخته می شوند. سپس این ذرات که گونه ای از نیمه هادیهایی هستند که لومینوسانس را در "ال. ای. دی" های رایج می سازند با یک لایه سیلیس پوشیده می شوند.
با تکرار این فرایند به دفعات، محققان یک لایه شیشه ای قطور از بلورهای کوچک را به دست آوردند که همانند یک "ال. ای. دی" عمل می کرد.
براساس گزارش نیچر، به منظور بررسی سازگاری با تراشه های سیلیکونی و انتشار نور در طیف ماوراء بنفش، این "ال. ای. دی" های جدید با سیستمهای پزشکی قابل کاشت در بیماران (سکوهای "لابراتوار- در- تراشه) طراحی شدند.
درحقیقت، طول موج ماوراء بنفش بسیار فراگیر هستند و می تواند واکنشهای فتوشیمیایی یا بیوشیمیایی را آغاز کند و به راحتی به نور مرئی تبدیل شود.
این دستگاه جدید می تواند در آینده برای فعال کردن انتخابی داروهای حساس به نور مورد استفاده قرار گیرد. موضوع مطلب : علم و فناوری طراحان با کمک فناوری استتار نوری و با استفاده از صفحات LED و یک دوربین توانستند توهم نامرئی بودن خودرو را در ذهن بیننده ایجاد کنند.
محققان، سمت راننده در خودرو را با صفحات LED پوشاندند و یک دوربین تک لنز انعکاسی (SLR) در سمت مخالف خودرو نصب کردند.
دوربین دیجیتال از سمت مخالف تصویر برداری کرده و همزمان تصاویر روی صفحات LED نصب شده در قسمت راننده به نمایش گذاشته شدند.
این رویکرد مبتکرانه که نخستین بار توسط محققان دانشگاه توکیو ارائه شد، از قوانین پرده آبی که در فیلمسازی کاربرد زیادی دارد، پیروی می کند.
با استفاده از این روش می توان بدون پرداخت وجه، خودرو نامرئی را در هر مکانی پارک کرد، اما یکی از نقصهای موجود چرخ های خودرو است که به طور کامل پوشیده نمیشوند. موضوع مطلب : علم و فناوری محققی ژاپنی با در هم تنیدن تارهای عنکبوت چیزی فراتر از دامی برای شکار حشرات ساخته و موفق به تولید سیمهایی مقاوم برای ساز ویولن شده است.
این رشته ها به نسبت سیمهای ویولنی که از فلز یا روده حیوانات ساخته می شدند از ارتعاش و نرمی بیشتری برخوردارند. این ویژگی ها به دلیل شیوه تاباندن تارهای عنکبوت به یکدیگر در سیمهای جدید ویولن به وجود آمده است.
"سینگیوشی اوساکی" از دانشگاه پزشکی نارا برای سالها مجذوب ویژگی های مکانیکی تارهای عنکبوت شده بود. وی به ویژه بر روی نوعی خاص از تار عنکبوت که عنکبوتها از آن برای اویزان شدن استفاده می کنند متمرکز شده و قدرت کشسانی آن را در سال 2007 محاسبه کرد.
اوساکی شیوه های دستیابی به مقادیر زیادی از این تارهای عنکبوت را ارتقا داد و اکنون بر روی کارایی های این تارهای عنکبوت متمرکز شده است.
به گفته وی سازهای زهی از قبیل ویولن موضوع بسیاری از مطالعات علمی بوده اند اما تا کنون به تمامی جزئیات آن توجهی نشده زیرا بیشتر محققان و حتی کاربران بیشتر از سیمهای ویولن به بدنه آن توجه دارند. اوساکی با استفاده از 300 عنکبوت "نفیلا ماکولاتا" موفق شد تا حجم زیادی از تارهای عنکبوت تولید کند.
وی برای ایجاد هر یک از سیمهای ویولن سه هزار تا پنج هزار رشته تار عنکبوت را در یک جهت به یکدیگر تاباند تا رشته ای ضخیمتر به وجود آورد.
رشته های نهایی از تاباندن سه رشته از نمونه های ضخیمتر به دست آمد. اوساکی سپس قدرت کششی این تارها را محاسبه کرد، عاملی حیاتی برای ویولونیستها که می تواند از پاره شدن تارها در هنگام نواختن جلوگیری کند
آزمایش بر روی این تارها نشان داد تارهای ویولن عنکبوتی پیش از پاره شدن نسبت به دیگر تارهایی که از مواد فلزی یا نایلونی ساخته شده اند فشار کمتری را تحمل می کنند.
بر اساس گزارش بی بی سی، بررسی نزدیکتر با استفاده از میکروسکوپ الکترونی نشان داد که این تارها در برش عرضی به شکلی کامل گرد هستند و هیچ فضای خالی میان اجزای سازنده آن وجود ندارد و همین ویژگی استقامت آنها را نسبت به دیگر انواع تارهای ویولن افزایش داده است. موضوع مطلب : علم و فناوری به لطف فناوری ابداعی پروفسور «پرویز سروشیان»، محقق ایرانی دانشگاه «میشگان» در تولید بتن از ضایعات شیشه، سیمان های نسل آینده بادوام تر و سازگارتر با محیط زیست خواهند بود.
دکتر «پرویز سروشیان»، محقق ایرانی دپارتمان مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه میشیگان (MSU) از چهار سال قبل تحقیقات خود را در زمینه بررسی راه های مختلف برای استفاده مجدد از ضایعات شیشه موجود در زباله های جامد شهری آغاز کرد.
تحقیقات سروشیان نشان می دهد در صورتی که 20 درصد از سیمان مصرفی در بتن با ضایعات مخلوط شیشه های رنگی ترکیب شود، انتشار کربن در محصول تولیدی 20 درصد کاهش می یابد که دو مشکل زیست محیطی را به راحتی حل می کند. تولید سیمان عامل انتشار شش درصد اکسید کربن است و تولید سیمان سازگار با محیط زیست می تواند به رفع این مشکل کمک کند.
دکتر «سورشیان» تأکید می کند: سیلیس آمورف در شیشه باعث واکنش های شیمیایی سودمندی در هیدرات سیمان می شود. بتن تولید شده از ضایعات شیشه دارای دوام بهتر و مقاومت بیشتر در برابر رطوبت در مقایسه با بتون های معمولی است.
بتن تولید شده تفاوت چندانی با بتن های استاندارد ندارد و تنها از لحاظ رنگی کمی روشن تر است که در حجم زیاد قابل تشخیص نیست.
این طرح صرفا به صورت تئوری مطرح نشده است و در طول سه سال گذشته سایت های آزمایش در محوطه دانشگاه و مراکز بازیافت احداث شده و بتن تولیدی مورد آزمایش قرار گرفته است.
تیمی به سرپرستی دکتر «سروشیان» در دانشگاه میشیگان تشکیل شده است تا از بتن تولید شده از ضایعات شیشه در ساخت و ساز در محوطه دانشگاه استفاده کند. موضوع مطلب : علم و فناوری آخرین مطالب
آرشیو وبلاگ پیوندها
سکانداران وبلاگ
آمار وبلاگ
فرم تماس امکانات دیگر |
کلیه حقوق این وبلاگ برای مهندسی مکانیک سکاندار علوم مهندسی محفوظ است
|