فلزات به طور کلی بسیار محکم هستند، اما همواره راه‌هایی برای برش آنها وجود داشته است. با ورود ابزارهای برقی مانند سنگ فرز و اره فلزی، بریدن چیزی مثل قفل‌ها و ورق‌های فولادی سخت، امری نسبتاً ساده است. اما آیا جهان به فلز غیرقابل برش نیاز نداشته و ندارد؟ اینجاست که دانشمندان و محققان از دورهام انگلستان و هانوفر آلمان وارد عمل شدند و فلزی را توسعه دادندکه به لطف سازوکارهای مولکولی پیچیده‌ای که در آن وجود دارد، نمی‌توان آن را برید یا سوراخ کرد.
فلز مذکور که محل بحث این مقاله از فولادینو است، پروتئوس نام دارد و به عنوان اولین فلز غیرقابل برش در جهان از آن یاد می‌شود. تا انتهای این مقاله با فولادینو همراه باشد تا ویژگی‌های فیزیکی، کاربردها و مزایا و معایب پروتئوس را مورد بررسی قرار دهیم.
فهرست این مطلب
اولین فلز غیرقابل برش از چه چیزی ساخته شده است؟
پروتئوس، اولین فلز غیر قابل برش در جهان است، که از آلومینیوم(Al) با بافت سلولی و گوی‌های سرامیکیِ تعبیه شده در آن ساخته شده است. این فلز علاوه بر مقاوم بودن در برابر برش، بسیار سبک‌تر از فولاد است.
مخترعان ادعا می‌کنند که پروتئوس از طبیعت الهام گرفته است، و از روش نوعی حلزون دریایی برای محافظت از خود استفاده می‌کند. صدف‌های این حلزون‌های دریایی دارای ساختاری مانند «پارچه بافته‌شده» هستند که با بلوک‌هایی سخت در هم آمیخته شده‌اند. این ساختار از آنها در مقابل دندان‌های تیز شکارچیان محافظت می‌کند و در صورت بلعیده شدن توسط حیوانات بزرگتر، مانع از خورد شدن آنها توسط دندان‌های موجود شکارچی می‌شود.
محققان برای ایجاد واکنش مدنظر خود، زمانی که آلومینیوم در حال گرم شدن و حرارات دیدن است از تیتانیوم(Ti) استفاده می‌کنند. اضافه کردن تیتانیوم هنگامیکه آلومینیوم در حال گرم شدن است منجر به واکنشی می‌شود که باعث تولید حجم زیادی حباب‌های گازی شده و ماده را به بلوک‌هایی شبیه به فوم تبدیل می‌کند. لازم به ذکر است که قبل از گرم شدن، گوی‌های سرامیکی با دیگر عناصر آلیاژی لایه‌بندی می‌شوند و به طور دائمی درون ماده جاسازی و ترکیب می‌شوند.
فلز پروتئوس چگونه کار می‌کند؟
در حالی که آلومینیوم نسبتاً نرم است و به راحتی بریده می‌شود، مواد سرامیکی برعکس هستند؛ بسیار سختند اما فرم شکننده‌ای دارند. ساختار اصلی پروتئوس به گونه‌ای تشکیل شده است، که امکان تغییر شکل را برای آن فراهم می‌کند اما از سویی دیگر از ترک‌خوردن جلوگیری می‌کند.
هنگام برش یا سوراخ کردن، فلز پروتئوس تغییر شکل می‌دهد تا لبه ابزار برش به لایه سرامیکی برسد. لایه سرامیکی سخت‌تر از سایر مواد است و در برابر سایش و یا برش بسیار مقاوم است.
اگر گوی‌های سرامیکی شکل داده شد در این ماده بشکنند، تکه‌های آنها به مقاومت در برابر ابزار برش ادامه می‌دهند و به لبه برش ابزار آسیب بیشتری می‌رسانند. این باعث ساییدگی بیشتر ابزار و کاهش سختی آن بخصوص در مورد مته‌های فلزی می‌شود.
با اینکه سرامیک در برابر ضربه مقاومت کمتری دارد اما ویژگی‌های زیرساختی پروتئوس آنرا تبدیل به فلزی نیمه انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر ضربه کرده است.
کاربردهای احتمالی فلز پروتئوس چیست؟
به طور کلی می‌توان کاربردهای متنوعی را برای این فلز نام برد، اما مهمترین آنها مربوط به ساخت ابزارهای دفاعی و محافظتی است.
استفاده از فلز غیر قابل برش پروتئوس در دستگاه‌ها و ابزارهای ضد سرقت مانند:
- قفل‌ها
- درب‌ها
- زنجیرها
- محفظه‌های مختلف
می‌تواند باعث امنیت بیشتر در مقابل ابزارهای مختلف شود. کافیست این ویژگی‌ها را با قفل‌ها و زنجیرهای فعلی مقایسه کنید، که در چند ثانیه می‌توان آنها را برید و از مقاومت بسیار پایینی در مقابل ابزارهای برش برخوردارند.
بیشتر بخوانید: انواع روش‌های برشکاری فلزات
کاربر دیگری که می‌تواند اهمیت بالایی داشته باشد، مربوط به کاربردهای شخصی و بخصوص حوزه وسایل نقلیه است. جایگزینی پروتیوس با زره‌های فولادی می‌تواند منجر به انقلابی در خودروهای زرهی شود. این فلز باعث کاهش وزن این ماشین‌ها، جابجایی آسان‌تر و افزایش مقاومت در برابر حملات پرتابه‌ای شود.
برخی معایب فلز پروتئوس کدامند؟
از مهمترین معایب تولید این فلز می‌توان به هزینه‌ی بالای تولید این ماده اشاره کرد. ترکیبات و عناصری مانند آلومینیوم، تیتانیوم و سرامیک برای تولید پروتیوس لازم و ضروری هستند. فرآیندهای پردازش و استفاده از این عناصر بسیار هزینه‌بر و دشوار هستند.
عیب دیگر این ماده مربوط به مباحث قالب‌گیری و شکل‌دهی به آن است. به دلیل مقاومت بالای این فلز در مقابل برش و سوراخ کردن، شکل‌دهی به آن و تولید قطعات قابل استفاده در صنایع مختلف باید قبل از شکل‌گیری ماده انجام شود. این روش مشابه روش‌های ریخته‌گری است. این محدودیت‌ها استفاده از پروتیوس را در حال حاضر محدود کرده است، اما با پتانسیلی که در استفاده از ماده وجود دارد، ممکن است حل این مشکلات را در آینده نزدیک قابل پیش‌بینی کند. ممنون از اینکه تا انتهای این مقاله با فولادینو همراه بودید.