כיצד מהנדסים מכניסים יותר דברים אל תוך פחות חלל
בקיץ שעבר חוקרים באוניברסיטת נורת'ווסטרן קבעו שיא יוצא דופן: הם יצרו חומר עם יחס פני שטח לנפח הגדול ביותר. כמות של כפית תוכל להכיל את המקבילה של שמונה מגרשי כדורגל מקופלים בדחיסות.
חומרים בלתי סבירים שכאלה יוכלו לסייע לנו לאחסן מתאן באופן יעיל הרבה יותר, אמרו החוקרים, אבל הם גם מייצגים את ההתפתחות העדכנית ביותר במאבק העתיק לעשות יותר עם פחות. בסופו של דבר, פני שטח הם שימושיים מאוד. הם יכולים להכיל אנרגיה, כפי שקורה בסוללות, או להעביר מידע או לספוג אור. אבל הם גם תופסים שטח גדול. הם יכולים להיות כבדים. פני שטח גדולים, כמו תאים סולאריים ענקיים, הם קשים לתפעול. כיצד אנחנו יכולים להפיק את המיטב משני העולמות? על פני חמישה מימדים לפחות.
יכולת התנפחות: טריק ישן, אבל עדיין טוב. נאס"א, לדוגמה, שכרה לאחרונה את חברת Bigelow Aerospace לייצר תוסף מתנפח לתחנת החלל הבין-לאומית. אם הכל יתנהל כשורה, אסטרונאוטים ינפחו את היחידה המיוצרת מראש (קטנה מספיק לאחסון בתא המטען של רקטת אספקה Dragon) לבית חלל באורך 4 מ' וברוחב 3.2 מ' עד 2015.
אילוסטרציה: ריאן סנוק |
יכולת התקפלות: כפי שקורה עם חדשנויות משנות עולם, טקסטילים נמצאים בראש הרשימה. בד מתקפל בצורה מסודרת לצרור ועדיין מתרחב במהירות לבגדים מחממים, אוהלים משוכללים, או מפרשים לחקר העולם. אז הגיעו ספרי הפוליו, אשר קיפלו דבריפ באופן יעיל אפילו עוד יותר.
יכולת התחלקות: טיחנו קמח ושטח הפנים שלו גודל, והופך אותו לקל יותר לעיכול (ונפיץ יותר). חוקרים באוניברסיטת רייס הציעו לאחרונה שימוש בעקרון דומה לייצור סוללות: מחיצת אנודה מבוססת סיליקון יכולה לתת לה פני שטח גדולים בהרבה, על מנת להיטיב לספוג יוני ליתיום.
נקבוביות: חוקרי רייס פיתחו לאחרונה תהליך בו הם עיצבו תחילה את הסיליקון למבנה דמוי ספוג, ואז מחצו אותו, ובכך הגדילו את פני השטח שלו פי 50.
וירטואליות: כריס האריסון, דוקטורנט באוניברסיטת קרנגי מלון, חוקר דרכים להגדיל את שטח הקלט של מסכי מגע שהולכים ומתכווצים. התשובה: שימוש בשטחים אחרים. מערכת אחת משלבת נקישה על העור, אחרת חשה את צליל אצבעות ששורטות קלות על שולחנות, אבל כל אחת מגיעה ביחס האולטימטיבי: הכל פני שטח לאפס נפח.
עוד על חידושים בגליון יוני של popular science ישראל – למבצע היכרות מיוחד לגולשי HWzone.co.il