Döşəmə, arxa divar və ya hətta sənət və sənətkarlıq layihəsinə kirəmit vurmağa cəhd edən hər kəs, yəqin ki, formaları bir-birini mükəmməl şəkildə tamamlamayan parçalarla işləməyin emosional məyusluğunu bilir. Bununla belə, bəzi canlıların qoruyucu qabıqlar və möhkəm, lakin çevik sümüklər kimi əlamətdar xüsusiyyətlərə malik mürəkkəb təbii strukturlarla nəticələnən həndəsi məyusluqlar yaratmaq üçün həqiqətən oxşar uyğunsuzluqlara etibar edə biləcəyi ortaya çıxır.

İndi Miçiqan Universitetinin tədqiqatçıları təbiətin buna nail olmasının bir yolunu göstərən riyazi modellər hazırlayıblar. Bu modellər, öz növbəsində, tibbi cihazlar, davamlı tikinti və s. üçün qabaqcıl materialların dizaynına kömək edə bilər.

UM fizika professoru və yeni tədqiqatın baş müəllifi Xiaoming Mao dedi: “Ürəksizlik – bu uyğun olmayan tikinti bloklarından istifadə etmək – gözəl mürəkkəbliyə səbəb olur və bu mürəkkəblik üstün maddi xüsusiyyətlərin təmin edilməsində faydalı ola bilər”.

Maonun tədqiqat qrupu həmişə materialın strukturları və xassələri arasındakı əlaqə ilə maraqlanıb. Lakin bu xüsusi layihə , kalsium karbonatdan gözəl həndəsi qabıqlar yaradan kokkolitoforlar adlı təkhüceyrəli orqanizmlərin gördüyü şəkildən ilhamlandı .

Bu, onu bu sadə orqanizmlərin mürəkkəb strukturlar yaratmaq üçün əsas inqrediyentlərdən necə istifadə edə biləcəyi ilə maraqlandırdı. Tədqiqatçılar problemi araşdırarkən, bu strategiyanın kokkolitoforlarla məhdudlaşmadığını gördülər.

“Təbiətdə çoxlu nümunələr var” dedi Mao. “Və həndəsi məyusluq bu inanılmaz strukturlara aparan yollardan biridir.”

Çarpıcı estetika təmin etməklə yanaşı, məyusluq həm də materialları mühəndislik baxımından arzu olunan xüsusiyyətlərlə təmin etməyə kömək etdi. Onlar çevik, lakin güclü və sərt ola bilərdilər və strukturlarında boşluqlar var idi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1744193927&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-frustration-incorporated-mismatched-geometries-material.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS40MiIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS40MiJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuNDIiXV0sMF0.&dt=1744193927704&bpp=1&bdt=190&idt=55&shv=r20250408&mjsv=m202504080101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744193860%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744193860%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744193860%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8171577495689&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2091&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355972%2C95355974%2C31091512%2C31091514%2C31091604%2C42531706%2C95353421%2C31091629%2C31090357%2C95357454&oid=2&pvsid=2419846269648396&tmod=238764584&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=60

“Əgər bu xüsusiyyətlərlə inşa etməyi öyrənə bilsəydik, daha az material istifadə edib daha yaxşı mexaniki xüsusiyyətlərə sahib ola bilərdik” dedi Mao. “Bu, bizə davamlı istehsal haqqında düşünmək üçün yeni bir yol verir.”

Buna doğru bir addım atmaq üçün komanda strukturların düzgün məyusluq səviyyəsinə necə çata biləcəyini araşdırmaq üçün riyaziyyatın qrafik nəzəriyyəsi adlı bir sahəsinə müraciət etdi. Onların yanaşması tədqiqatçılara tikinti bloklarını necə bir yerə yığdıqlarına əsaslanaraq müxtəlif məyus strukturlar üçün material xüsusiyyətlərini proqnozlaşdırmağa kömək edən faza diaqramları yaratmağa imkan verdi.

Onlar bunu qeyri-kumulyativ və kümülatif adlanan iki növ məyusluq üçün etdilər. Qeyri-kumulyativ hal əvvəlki plitə nümunəsinə bənzəyir, burada tikinti bloklarının formalarındakı bəzi pozuntular son naxışın səliqəli şəkildə düzülməsinə mane olur.

Kümülatif məyusluqda, tikinti blokları mükəmməl formalaşdırıla bilər, lakin onların həndəsəsi onların əhatə etməyə çalışdıqları məkana düzgün şəkildə yığılmasına mane olur. Məsələn, düz bir səthi beşbucaqlılarla örtməyə çalışın.

Komanda bu iki növ məyusluqdan irəli gələn fərqli həndəsi naxışları kəşf etdi. Hər iki halda, məyus materialların təklif etdiyi daha az sinerjidən tam istifadə etmək üçün blokların və boşluqların strukturunda müəyyən bir təşkilat olmalıdır – bəzi ölçülə bilən nümunə. Amma elə bir məqam da var ki, bu zaman struktur həddən artıq mütəşəkkil olur və onun maddi xüsusiyyətləri bunun bədəlini ödəyir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

“Beləliklə, sadə bir kristal kimi bir şey sizə istədiyinizi vermir, lakin tamamilə nizamsız bir şey də işləməyəcək” dedi Mao.

Arada bir yerdə Goldilocks səviyyəsi var, dedi.

Mao və UM həmkarları Physical Review Letters jurnalında öz işlərini bildirdilər . Komandaya həmçinin kimya mühəndisliyi professoru Nikolas Kotov və aspirant tədqiqatçılar Xose Ortiz-Tavares və Zhen Yang daxil idi.

Komandanın işi UM-da yerləşən Milli Elm Fondunun tədqiqat mərkəzi olan COMPASS-da davam edəcək, burada onun növbəti addımlarına yeni modellərinin obyektivləri vasitəsilə real dünya nümunələrini öyrənmək və mühəndislik üzrə qabaqcıl materiallar üçün yeni dərslər çıxarmaq üçün əməkdaşlarla işləmək daxildir .

“Hazırda öyrəndiyimiz şey, nəzəri fizikada “oyuncaq modeli” adlandıracağımız şeydir” dedi Mao. “Biz, həqiqətən də, real materiallara baxmaq istəyirik və KOMPAS məhz burada işə düşür. Bu kimi real şeyləri öyrənən, real məlumatlar yaradan, bu materialların mürəkkəbliyini və daxili nümunələrini təhlil etmək üçün süni intellektdən istifadə edən çoxlu insan var. Biz mürəkkəbliyi funksionallıqla belə birləşdirəcəyik.”

Ətraflı məlumat: José M. Ortiz-Tavarez və başqaları, Frustrated Assemblys və Uyğunsuz Qrafiklərin Statistik Mexanikası, Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.147401 . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2407.18210

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal Məktubları , Elm İnkişafları , arXiv   

Michigan Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir