تمكّن فريق من الباحثين في جامعة نانجينغ للطيران والفضاء (NUAA) من تطوير مادة معدنية نشطة مستوحاة من الطبيعة، تُوصف بأنها اختراق علمي قد يُحدث ثورة في تصميم أجنحة الطائرات، من خلال تمكينها من تغيير شكلها أثناء الطيران لتحسين الأداء وتقليل مقاومة الهواء.
وأوضحت الجامعة الصينية، الرائدة في مجالات الهندسة وعلوم الطيران والفضاء والبحث عالي التكنولوجيا، أن المادة الجديدة تتميز بكونها خفيفة الوزن، عالية المتانة، ومرنة، مع قدرة استثنائية على استعادة شكلها الأصلي تلقائيًا دون أي تدخل خارجي، ما يجعلها مرشحة بقوة لتطبيقات الطيران المتقدمة، وفق موقع Interesting Engineering.
وعلى عكس ما قد يوحي به الاستلهام من الطبيعة، لم يستند التصميم إلى أجنحة الطيور، بل إلى غلاف بذرة نبات عصاري يُعرف باسم Portulaca oleracea، حيث تتميز خلايا سطح البذرة ببنية متموجة تساعد على توزيع الضغط بشكل متوازن، وهي الخاصية التي ألهمت الباحثين في ابتكارهم المعدني.
ويُعد تطوير مواد قادرة على تغيير شكلها تحديًا كبيرًا في صناعة الطيران، إذ تعاني المحاولات السابقة من مشكلات تتعلق بضعف المواد البوليمرية أو الاعتماد على هياكل ميكانيكية ضخمة وبطيئة الاستجابة، لا تستطيع التكيف مع ظروف الطيران في الوقت الفعلي.
ولمواجهة هذه التحديات، لجأ الباحثون إلى استخدام سبيكة ذاكرة الشكل من النيكل والتيتانيوم، جرى تصنيعها عبر تقنية الانصهار بالليزر لبودرة المعادن ثلاثية الأبعاد (LPBF)، ما سمح بإنشاء هياكل دقيقة للغاية بعرض لا يتجاوز 0.3 ملم، قادرة على تحمّل القوى الهوائية وإعادة تشكيل نفسها بكفاءة عالية.
وبيّنت نتائج الاختبارات أن الهيكل المعدني الجديد قادر على التمدد حتى 38% قبل الانكسار، مع استعادة أكثر من 96% من شكله الأصلي عند التسخين، وهو أداء غير مسبوق لمواد معدنية تمتلك مستوى مماثلًا من القوة.
ولإثبات فعالية الابتكار، صمّم الفريق نماذج أولية لأجزاء من أجنحة الطائرات، ونجح في تغيير شكلها بسلاسة ضمن زاوية تتراوح بين –25 و25 درجة، حتى في ظروف درجات حرارة منخفضة تحاكي الارتفاعات العالية أثناء الطيران.
ويأمل الباحثون أن تفتح هذه التقنية الباب أمام أسطح طائرات ذكية قادرة على التكيف اللحظي مع ظروف الطيران، مشيرين إلى أن الخطوة المقبلة تتمثل في دمج أجهزة استشعار ومكونات إلكترونية تُمكّن الأجنحة من مراقبة شكلها وضبطه ذاتيًا.
ويُعد هذا البحث نموذجًا بارزًا لكيفية تحويل الإلهام الطبيعي إلى حلول هندسية متقدمة، في وقت يتوقع فيه الخبراء أن تصبح الأجنحة القابلة للتكيف عنصرًا أساسيًا في الطائرات التجارية والعسكرية، ما قد يعيد رسم ملامح صناعة الطيران في العقود القادمة.
