شبكة تحس بالتشققات قبل ظهورها سريع
المادة العادية تنهار بصمت. في البداية تتمزق داخلها خيوط جسرية غير مرئية، وعندها فقط يظهر شق يمكن رؤيته بالعين. مهندسون من جامعة كارنيغي ميلون علّموا المادة أن «تتكلم» عن هذه الأضرار الخفية.
طبعوا بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد شبكة تشبه أقراص العسل، لكن بنمط أكثر تعقيدًا. أضافوا إلى الراتنج أنابيب كربون نانوية — موصلات متناهية الصغر بسمك بضعة ذرات. وضعوا على حواف الشبكة ستة عشر قطبًا كهربائيًا، مثل ميكروفونات حول مسرح. يمررون عبرها تيارًا ضعيفًا ويراقبون كيفية انتشاره في البنية.
عندما تُشد المادة، تنقطع الجسور في الشبكة واحدًا تلو الآخر. كل خيط منقطع هو «ثقب» في الشبكة الكهربائية: يلتف التيار حوله، فتتغير خريطة التوصيلية. يلاحظ الحاسوب ذلك فورًا ويُظهر موضع الانقطاع بالضبط — حتى لو كان بعيدًا عن الأقطاب. تُسمى هذه الطريقة التصوير المقطعي بالممانعة الكهربائية: من تغير المقاومة يُستنتج ما يحدث في الداخل.
بتغيير نمط الشبكة، يمكن ضبط حساسية المادة: جعلها «بصرًا» لأبكر الشقوق، أو على العكس، للكسور الكبيرة. هذا يشبه ضبط وضوح الصورة في الكاميرا — لكن بدل الضوء، تلتقط الأضرار.
هذه المادة خطوة نحو «المنشآت الذكية» التي تراقب صحتها بنفسها. جناح طائرة، أو غرسة عظمية، أو هيكل بطارية — كلها ستتمكن من الإبلاغ عن مشكلة قبل وقوع الكارثة بوقت طويل. أما النسخة الرقمية — التوأم الرقمي — فستعكس حالة القطعة الحقيقية في الزمن الحقيقي.
الأنابيب الكربونية النانوية في الراتنج تجعل المادة موصلة للكهرباء، لكنها لا تمنعها من أن تبقى خفيفة. الشبكة بهذه الخيوط تزن مثل البلاستيك، وتحس بالأضرار مثل الجهاز العصبي.