حتماً تا حالا برات پیش اومده که از فوم یا پدهای ضد ضربه توی کلاه ایمنی یا وسایل ورزشی و حتی تجهیزات نظامی شنیده باشی! حالا یه خبر باحال از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون آمریکا اومده که کار رو برای مهندسا خیلی راحت‌تر کرده. اونا یه چارچوب یا همون Framework جدید ساختن که دیگه نیازی به آزمون و خطای ماه‌ها و خسته‌کننده برای طراحی فومای ضدضربه نداری!
توی حالت معمولی، مهندسا برای طراحی این فوم‌ها همیشه دنبال این بودن که فقط خواص مکانیکی خوبی داشته باشن، مثلاً استرس ثابت و این داستانا. ولی خب این‌جوری مجبور بودن همش فومای ضخیم و سنگین درست کنن و هی تست کنن، اصلاً وقت‌گیر و گرون! ولی این تیم اومده و به قضیه یه دید دیگه داده: گفتن آقا بیا ضخامت، سطح، و جنس مواد رو با هم بررسی کنیم نه فقط یکی‌شونو.
به قول خود پروفسور رماتاسان تِواماران که سرپرست پروژه‌س: «می‌خوای با این چارچوب یه فوم کاملاً سفارشی بسازی، دقیقاً برای همون کاری که مدنظرته، بدون اینکه وزن یا حجم اضافی تحمیل بشه.» یعنی مهندسا واقعاً می‌تونن قشنگ اون چیزی که نیاز دارن رو بسازن و دیگه لازم نیست ده بار آزمایش کنن ببینن خوب درمیاد یا نه.
یه نکته جالبش اینه که تا حالا فکر می‌کردن فومایی که توی ضربه، واکنش خطی نشون می‌دن بهترین فوم دنیان! ولی تیم تحقیق نشون داده که اصلاً اینطور نیست — گاهی فوم‌هایی با واکنش غیرخطی (یعنی استرس-استرین‌شون خطی پیش نمیره) تو بعضی شرایط حتی خیلی کاراتر عمل می‌کنن. مرتباً اون فومای کلاسیکِ مهندسیا ایده‌آل حساب می‌شدن ولی الان فهمیدن قضیه این شکلی نیست و آدم کلی آپشن روشون باز میشه مخصوصاً برای طراحی‌های جمع و جور یا همون Compact.
خود این چارچوب فقط مختص به این فومای معمولی نیست! میشه انواع متامتریال‌ها رو هم باهاش طراحی کرد. متامتریال یعنی موادی که ساختارشون رو توی مقیاس ریز دستکاری می‌کنن تا خواص خاصی بگیرن، نه فقط ترکیب شیمیاییشون مهم باشه. برای ربات‌های نرم (Soft Robotics)، سازه‌های انرژی‌گیر در ماشین‌ها یا حتی وسایل فضایی هم خیلی کاربرد داره.
حالا این تیم اومده ورودی‌هایی مثل ضخامت فوم، سطح، و خواصش رو به این چارچوب می‌دن و در عوض یه نقشه یا راهنما (Design Map) می‌گیرن که نشون میده چطور میشه فوم رو تا جای ممکن باریک و سبک و در عین حال با جذب انرژی بالا طراحی کرد. خیلی شیک!
برای مثال خودشون این سیستم رو روی فوم‌های ساخته شده از کربن نانوتیوب تست کردن. نانوتیوب کربنی یعنی ساختار لوله‌مانند فوق ریز از کربن که مقاومت مکانیکی و خواص خاص داره. با همین چارچوب تونستن بهترین حالت جذاب ضربه رو برای کاربردهای مختلف دربیارن.
خبر خوب اینه که همین الان این چارچوب به‌صورت رایگان برای همه مهندسا و طراحان توی دنیا آنلاینه و هر کی بخواد می‌تونه استفاده کنه. تازه، خودشون هم تصور می‌کنن در آینده با اضافه‌کردن هوش مصنوعی (AI-Driven Optimization) — که یعنی با کمک هوش مصنوعی کلی گزینه رو می‌تونی تو چند دقیقه شبیه‌سازی کنی — کار رو از اینم راحت‌تر و سریع‌تر کنن.
این مطالعه مهم اواسط مرداد ۱۴۰۴ (۴ آگوست ۲۰۲۵) توی ژورنال معروف «Nature Communications» چاپ شده و احتمالاً روند طراحی کلی تجهیزات ضدضربه ورزشی، نظامی یا فضایی رو حسابی متحول می‌کنه. خلاصه با این کار، دیگه مهم نیست کجا هستی و چه نیازی داری، می‌تونی یه راه مطمئن و سریع برای ساخت فوم ضد ضربه مخصوص خودت پیدا کنی!
منبع: +
