හැඩය වෙනස් කරන ස්මාර්ට් උපාංග
By Eng. (Dr) Madhubhashitha Herath
විසි වන සියවසේ මැද භාගයේ සිට මෙතෙක් සිදුකරන ලද විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ වල සාර්ථකත්වය “ස්මාර්ට්” අමුද්‍රව්‍ය සහ ව්‍යුහයන් (smart materials and structures) රැසක් එළිදැක්වීමට සමත්කම් දක්වා ඇත. මෙහිදී ස්වයංව සංවේදන ලබා ගනිමින් ඒ අනුව ක්‍රියාකාරී වන අමුද්‍රව්‍ය, ස්වයංවම තමාගේ පලුදු වූ ස්ථාන පිළිසකර කරගත හැකි අමුද්‍රව්‍ය සහ පවත්නා පරිසරයට අනුරූපව අනුවර්ථනය වන ව්‍යුහ වැනි නවෝත්පාදන ලොව පුරා සිටින පර්යේෂකයන්ගේ සාමුහික ප්‍රයත්නයක වටිනා ප්‍රතිඵලයි. ඒ අතරින් වඩාත් කැපී පෙනෙන නවීන විද්‍යාත්මක සොයාගැනීමක් ලෙස තම මුල් හැඩය මතක තබාගෙන සිටීමටත්, විවිධ තාවකාලික හැඩයන් වලට හැඩ ගැස්වීමටත් හැකි අමුද්‍රව්‍ය සහ ව්‍යුහ හදුන්වාදිය හැකියි.
ලොව පුරා ජනාදරයට පත් “ට්‍රාන්ස්ෆෝමර්ස්” චිත්‍රපට මාලාවේ ගෙනහැර දැක්වෙන හැඩය වෙනස් කරනා රොබෝවරු ඇතුලත් ප්‍රබන්ධය තවදුරටත් ත්‍රිමාණ සජීවිකරනයන්ට සීමා නොවී එහි දැක්වෙන සංකල්පය භෞතිකව ඉදිරිපත් කිරීමට අවශ්‍ය විවිධ ආකාරයේ නවීන තාක්ෂණික ක්‍රමවේද මේවන විට දියුණු වෙමින් පවතී. එහිදී හැඩය මතක තබා ගතහැකි අමුද්‍රව්‍ය (Shape Memory Materials) වඩාත් සීග්‍ර දියුණුවක් පෙන්වයි. මෙම අමුද්‍රව්‍ය ප්‍රධාන වශයෙන් කාණ්ඩ දෙකකට වෙන් කල හැක. ඒ හැඩය මතක තබාගත හැකි මිශ්‍ර ලෝහ (Shape Memory Alloy) සහ හැඩය මතක තබාගත හැකි පොලිමර් (Shape Memory Polymer) වශයෙනි.
1930 වසරේ දී සොයා ගත් ගෝල්ඩ්-කැඩ්මියම් (Au-Cd) සහ 1960 වසරේ දී සොයා ගත් නිකල්-ටයිටේනියම් (Nitinol) යන මිශ්‍ර ලෝහ හැඩය මතක තබාගත හැකි උපාංග දියුණු කිරීම සඳහා පසුගිය ශතවර්ෂය තුල මුලිකව අත්හදා බලන ලදී. නමුත් මීට දශක හතරකට පමණ පෙර හදුන්වා දුන් හැඩය මතක තබාගත හැකි පොලිමර් සහ ඒවායෙහි සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය (Composite Materials) වර්තමානයේදී බහුලව අත්හදා බැලීම් වලට භාජනය වේ.
නිකල්-ටයිටේනියම් මිශ්‍ර ලෝහ භාවිත කර සෑදු ස්ටෙන්ට් උපාංගයක්
ZeusTM SX Nitinol Self-Expanding Stent System
Source: https://rontismedical.com/zeus-sx/
මෙවැනි ද්‍රව්‍ය වල ඇති විශේෂත්වය වන්නේ ඒවා යම්කිසි තාවකාලික හැඩයකට සකසා දීර්ඝ කාලයක් පුරාවට එම තාවකාලික හැඩයෙහි තබා ගැනීමට ඇති හැකියාවයි. ඉන් අනතුරුව යම්කිසි බාහිර උත්තේජනයක් (External Stimulus) ලබා දීම තුලින් ඒවායෙහි මුල් හැඩයට නැවත පරිවර්තනය කරගත හැකි වේ. එහිදී බහුල වශයෙන් තාපය, විදුලිය, ආලෝකය සහ චුම්බක ක්ෂේත්‍ර වැනි බාහිර උත්තේජක භාවිතා කරණු ලබයි.
වර්තමානයේදී හැඩය වෙනස් කරනා අමුද්‍රව්‍ය ප්‍රධාන වශයෙන් ජෛව වෛද්‍ය ඉංජිනේරු විද්‍යා (Biomedical Engineering) උපාංග සඳහා වානිජමය වශයෙන්ද අභ්‍යවකාශ ඉංජිනේරු විද්‍යා (Aerospace Engineering) උපාංග සඳහා පර්යේෂණ මට්ටමෙන් භාවිත කරණු ලබයි. තවද කාලගුණික හා ශාරීරික තත්ත්වයන්ට අනුකූලව හැඩය වෙනස් වන රෙදිපිළි සහ ඇඳුම් ආදිය ද පර්යේෂකයන්ගේ අවධානයට යොමුවී ඇත.
වෛද්‍ය වරුන් විසින් භාවිතා කරන සනාල ස්ටෙන්ට් (Vascular Stents), ශරීර අභ්‍යන්තරයට ඖෂධ බෙදාහරින පද්ධති (Drug Delivery System) සහ පටක ඉංජිනේරු විද්‍යාවේදී යොදා ගන්නා ස්කාෆෝල්ඩ් (Scaffold) ආදිය පලමුව තාවකාලික හැඩයක සැකසීම මගින් ඉතා පහසුවෙන් ශරීර අභ්‍යන්තරය ඇතුල් කල හැක. ඉන්පසු බාහිරින් ලබා දෙන උත්තේජනයක් මගින් ඒවා අවශ්‍ය හැඩයට නැවත සකසයි. තවද අස්ථි බිඳීම් සුව කිරීමට භාවිත කරන වෙළුම් ආධියට හැඩය මතක තබා ගතහැකි අමුද්‍රව්‍ය භාවිතය තුලින් වඩාත් ඵලදායි සහ සාර්ථක ප්‍රතිකාර ලබා දීමට හැකි වනු ඇත. ජර්මනියේ ඇති Helmholtz-Zentrum Hereon පර්යේෂණායතනය ජෛව වෛද්‍ය ඉංජිනේරු විද්‍යා සඳහා වන හැඩය මතක තබා ගත හැකි පොලිමර් හදුන්වාදීමට විශාල දායකත්වයක් දක්වා තිබේ.
ශරීර අභ්‍යන්තරයේ මෘදු පටක සවි කිරීමට භාවිත වන හැඩය වෙනස් කළහැකි උපාංගයක්
Eclipse™ Soft Tissue Anchor by MedShape
Source: https://www.medshape.com/products/eclipse/
චීනයේ Harbin Institute of Technology සහ ඕස්ට්‍රේලියාවේ University of Southern Queensland වැනි විශ්වවිද්‍යාල කාබන් තන්තු (Carbon Fiber) වැරගැන්වුම් යොදා ශක්තිමත් කරන ලද පොලිමර් සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය භාවිත කරමින් අභ්‍යවකාශ ඉංජිනේරු විද්‍යා උපාංග අත්හදා බලයි. ජ්‍යාමිතිය වෙනස් කළහැකි ගුවන්යානා පියාපත් (Morphing Wing) මෙන්ම කුඩා පරිමාවකට නවා නැවත විශාල කර දිගහැරිය හැකි අභ්‍යවකාශ ජනාවාස සඳහා වන ව්‍යුහ (Deployable Space Habitat Structures), කෘතීම චන්ද්‍රිකා සඳහා වන සූර්ය පැනල සහ රෝවර් (Rovers) වැනි දේ මෙහිදී පර්යේෂණයට බදුන්වේ. පළමුව තාවකාලික හැඩයකට සකස් කරන මෙවැනි උපාංග අභ්‍යවකාශ යානා තුල අඩු අවකාශයක් භාවිත කරමින් ගබඩා කල හැකිය. නියමිත ගමනාන්තයට ලඟාවීමෙන් අනතුරුව මෙම උපාංග අභ්‍යවකාශ යානයෙන් පිටතට ගෙන බාහිර උත්තේජනයක් ලබා දෙමින් අවශ්‍ය හැඩයට නැවත සකසයි.
හැඩය වෙනස් කළහැකි ගුවන්යානා පියාපත්
Morphing wing concept by NASA
Source: https://www.dfrc.nasa.gov/Gallery/Photo/Morph/HTML/ED01-0348-1.html
ඇමරිකාවේ නාසා ආයතනය හැඩය වෙනස්වන අභ්‍යවකාශ ජනාවාස වල මූලාකෘති අභ්‍යවකාශ තත්ත්ව යටතේ දී සිය පර්යේෂණාගාරයන් තුල අත්හද බලනු ලබයි. තවද චීනය විසින් නිෂ්පාදයන කල SJ20 නම් භූස්ථාපිත (Geostationary) කෘතීම චන්ද්‍රිකාවට සවිකොට තිබුණු හැඩය වෙනස් කල හැකි පොලිමර් අමුද්‍රව්‍යක් භාවිත කරමින් සකස් කල සුර්ය පැනල උපාංගයක් ලොව ප්‍රථම වතාවට 2020 වසරේ දී අභ්‍යවකාශයෙහිදී සාර්ථක ලෙස හැඩය වෙනස් කිරීමකට භාජනය විය.
අභ්‍යවකාශයෙදී හැඩය වෙනස් කල හැකි කුඩා ප්‍රමාණයේ කෘතීම චන්ද්‍රිකාවක්
Penny the CubeSat by University of North Texas
Source: https://phys.org/news/2019-06-memory-alloy-technology-energy-efficient-cubesat.html
ඉදිරි දශක කිහිපය තුලදී හැඩය වෙනස් කල හැකි නවීන තාක්ෂණික ක්‍රමවේද මේ වනතෙක් ගැටලුවක්ව පවතින විවිධ ඉංජිනේරු අභියෝගයන්ට සාර්ථක විසදුම් ලබාදෙනු ඇත. ඒ අනුව ඉදිරි අනාගතයේ දී ඔබ අප සියලු දෙනාටම හැඩය වෙනස් කල හැකි ජංගම දුරකථන සහ මෝටර් රථ වැනි දෑ පරිශීලනය කිරීමට අවස්ථාවක් උදාවනු ඇත.
Eng. (Dr) Madhubhashitha Herath
මධුභාෂිත හේරත් විසින් තම යාන්ත්‍රික සහ නිපැයුම් ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ විද්‍යාවේදී ඉංජිනේරු උපාධිය රුහුණ විශ්වවිද්‍යාලයෙන්ද, නිපැයුම් පද්ධති ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ පශ්චාත් උපාධිය මොරටුව විශ්වවිද්‍යාලයෙන්ද ලබාගනු ලැබුවේය. ඔහු 2013 වසරේ සිට 2017 වසර දක්වා රුහුණ විශ්වවිද්‍යාලයෙහි ඉංජිනේරු පීඨයේ කථිකාචාර්යවරයෙක් ලෙස සේවය කලේය. 2020 වසරේදී ඕස්ට්‍රේලියාවේ දක්ෂිණ කුවීන්ස්ලන්ත විශ්වවිද්‍යාලයෙන් ආචාර්ය උපාධිය සම්පූර්ණ කල ඔහු වර්තමානයේදී ඌව වෙල්ලස්ස විශ්වවිද්‍යාලයට අනුබද්ධ ජේෂ්ඨ කථිකාචාර්යවරයෙක් ලෙස කටයුතු කරණු ලබයි.
