به گزارش گروه علم و فناوری باشگاه خبرنگاران دانشجویی(ایسکانیوز)؛ رضا هدایتی متولد سال 1364 در شهر قم است. کارشناسی‌اش را در دانشگاه صنعتی اصفهان در رشته مهندسی مکانیک طراحی جامدات خواند. کارشناسی ارشد را نیز در همین رشته با عنوان طراحی کاربردی و در همین دانشگاه پذیرفته شد و برای دوره دکتری در دانشگاه صنعتی امیرکبیر قبول شد. سال چهارم دکتری بود که برای تجربه کردن فضای پژوهشی کشورهای دیگر درخواست فرصت مطالعاتی کرد و به هلند سفر کرد.
در آنجا در دانشگاه صنعتی دلفت در دپارتمان مهندسی بایومکانیک شروع به تحقیق در زمینه خستگی در زیست‌مواد متخلخل با کاربرد پزشکی و بررسی رفتارهای مکانیکی و زیستی آنها کرد. او سپس سه دوره پسادکتری دو تا در زمینه بیومکانیک – یکی متمرکز روی زیست‌مواد متخلخلی که در همه جای بدن قابل استفاده هستند و دیگری روی ایمپلنت‌های دندانی- و یکی در زمینه هوافضا - در زمینه کاهش صدای تولیدی توسط موتور و بال هواپیما و توربین‌های بادی یا به اختصار «کاهش صدای هواآوایی»- گذراند.
رضا هدایتی سال‌های اخیر را به عنوان پژوهشگر و استاد دانشگاه در زمینه چاپ سه‌بعدی در دانشکده هوا-فضا در دانشگاه دلفت گذرانده است. به طور کلی، علائق تحقیقاتی او در زمینه تولید مواد افزایشی، زیست مواد، طراحی و ساخت ایمپلنت‌های بیمار-اختصاصی (Patient-specific)، ساختارهای اوریگامی، روبات‌های نرم، و فرامواد مواد مکانیکی و آوایی است. او همچنین تکنیک‌های نوینی را برای مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل تاثیر برخورد پرنده بر اجزای مختلف هواپیما مانند بال، شیشه جلو و بدنه ارائه داده است. دو مدل جدید پرنده را نیز پیشنهاد کرده که تفاوت‌های زیاد موجود بین نظریه‌های عددی، تجربی برخورد پرندگان را توضیح می‌دهد. همچنین به طور فعال با محققان در زمینه‌های دیگر مهندسی مکانیک به ویژه مدل‌سازی هندسه سه‌بعدی با استفاده از تصاویر سی‌تی اسکن، خستگی و شکست و بیومکانیک همکاری کرده است.
مصاحبه ما را با این پژوهشگر جوان می‌خوانید:
بخشی از پژوهش‌های شما مربوط به بررسی عامل خستگی روی مواد است. کلا خستگی چیست؟
یک شخص متوسط را در نظر بگیرید که بار پنج کیلویی را بلند می‌کند. این کار را شاید چندین بار بتواند انجام دهد، اما انجام این کار به طور مکرر برای آن شخص نشدنی است. موادی که در بدن کار گذاشته می‌شوند، دقیقا در همین شرایط قرار می‌گیرند و وقتی بارگذاری تکرار می‌شود، مقدار باری که بدون شکست می‌توانند تحمل کنند، کاهش می‌یابد. به همین دلیل آزمایش اندازه‌گیری استحکام ایستایی روی این مواد به تنهایی کافی نیست و در خیلی جاها لازم است که تاثیر فاکتور خستگی هم روی این مواد در نظر گرفته شود. این فاکتور در خیلی زمینه‌ها و صنایع فاکتور مهمی به شمار می‌آید؛ مثال بارز آن خودروها هستند، چراکه همواره در حال حرکت و ترمز هستند و همچنین در معرض ناهمواری‌های جاده قرار می‌گیرند. ایمپلنت‌های داخل بدن مثل ایمپلنت دندانی یا ران نیز جزو مواردی هستند که فاکتور خستگی روی آنها بسیار موثر است و به دلیل رشد ترک‌های بسیار ریز درون آنها ساختارشان به مرور زمان فرو می‌ریزد.
با توجه به عامل خستگی، ایمپلنت‌هایی که با کاربرد پزشکی طراحی کردید، چه ویژگی‌هایی دارند؟
همانطور که گفتم یکی از زمینه‌های پژوهشی من بررسی اثر خستگی روی استحکام ایمپلنت‌هاست. یکی از دلائل اهمیت بررسی خستگی در ایمپلنت‌های متخلخل، شیوه‌های چاپ سه‌بعدی است که می‌توانند موادی را تولید کنند که قبلا امکان تولید آنها وجود نداشت و لذا بررسی استحکام این مواد نوین، قبل از به کار گذاری‌شان در بدن، ضروری است.
در این پروژه، ایمپلنت‌هایی را به صورت متخلخل و فومی چاپ سه‌بعدی کردیم که فواید بسیاری دارد؛ یکی از فواید این است که سفتی (stiffness در مقابل انعطاف‌پذیری) مواد مشابه استخوان‌های بدن است. در گذشته به دلیل اینکه ساختار ایمپلنت‌ها کاملا سفت و صلب بود، تمام بار بدن روی آنها می‌افتاد و استخوان‌های نزدیک به آنها به دلیل اینکه باری را تحمل نمی‌کردند، به مرور زمان تحلیل می‌رفتند. در نتیجه ایمپلنت بعد از ۱۰ تا ۱۵ سال کارکرد خود را از دست می‌داد. حال اگر سازه ایمپلنت متخلخل شود و سفتی آن به سطح سفتی استخوان نزدیک شود، بارگذاری بین استخوان و ایمپلنت به میزان مساوی توزیع می‌شود.
فایده دوم اینگونه ایمپلنت‌ها این است که به دلیل وجود حفره‌های زیاد در سطح و داخل ایمپلنت، سلول‌های بنیادی استخوانی به مرور زمان درون ایمپلنت نفوذ می‌کنند و رفته رفته به استخوان تبدیل می‌شوند و در نهایت قطعه ایمپلنت با استخوان کناری یکپارچه می‌شود. سوم، انحناها و ابعاد خاصی که تخلخل‌های این ایمپلنت‌ها دارد، فرآیند تبدیل سلول‌های بنیادی به استخوان را تسریع می‌کند. و چهارم چون ماده تشکیل دهنده این ایمپلنت‌ها زیست خنثی است؛ با مواد موجود داخل بدن واکنش شیمیایی نمی‌دهد و لذا تاثیر منفی روی بدن نمی‌گذارند.
در زمینه هوافضا چه تحقیقاتی داشته‌اید؟
ساخت زیستگاه روی کره مریخ یکی از پروژه‌های من در حوزه هوافضاست. به گفته ایلان ماسک، تا سال ۲۰۵۰ انتظار می‌رود که یک شهر یک میلیون نفری در کره مریخ ساخته شود. این در حالی است که هم مصالح مناسبی برای ساخت‌وساز در این سیاره وجود ندارد و هم شرایط جوی آن به گونه‌ای نیست که کسی بتواند زیستگاه را بسازد. در این زمینه دو راهکار مطرح می‌شود؛ یکی ساخت شهرهای زیرزمینی یا ایجاد حفره‌های زیرزمینی و گذاشتن درپوش روی آنها تا بر سه مشکل عمده کره مریخ یعنی کمبود اکسیژن، نبود فشار جوی کافی (یک درصد فشار زمین) و تغییرات دمایی بسیار شدید در سطح مریخ غلبه کند.
راهکار دوم، ساخت زیستگاه روی سطح مریخ با کمک چاپگر سه‌بعدی است. به این شکل که قبل از رسیدن انسان به این سیاره سرخ، چاپگرهای سه‌بعدی را به سطح آن برسانیم تا از شن‌های موجود در آنجا که اصطلاحا به آنها «رگولیت» گفته می‌شود استفاده کنند و با ترکیب آن با مواد چسباننده شبیه به سیمان، این زیستگاه را درست کنند. چالش این روش، عدم تطبیق دما و فشار زمین و مریخ و اثر آن روی ساخت سه‌بعدی است. به این معنا که ممکن است فرایند چاپ سه‌بعدی روی زمین طراحی و آزموده شود، ولی به دلیل تفاوت زیاد دما و فشار بین زمین و مریخ، مواد چسباننده توسعه یافته در کره زمین، توانایی کافی برای چسباندن ذرات رگولیت به همدیگر را در سطح مریخ نداشته باشند.
از این رو در پروژه تحقیقاتی‌مان سعی کردیم اثرات تغییر فشار (از یک تا یک صدم فشار اتمسفر زمین) و دما (از زیر صفر تا ۶۰ درجه سلسیوس) را روی مواد و فرایند چاپ سه‌بعدی بررسی کنیم و پیشنهادهایی مطرح کردیم تا فرآیند چاپ و ساخت زیستگاه را در سطح مریخ بهینه و انجام‌پذیر کنیم. یکی از این پیشنهادها این بود که از طریق پرتوافکنی گرمایش محلی در نقطه چاپ ایجاد کنیم.
پیشنهاد دیگر هم این بود که یک بالن بزرگ درست کرده، شرایط فشاری و دمایی دلخواه‌مان را در آن ایجاد کنیم، زیستگاه مورد نظرمان را در همان شرایط محیطی درون بالن چاپ کنیم، و سپس بالن را جمع کنیم.
در زمینه کاهش صدای تولیدی توسط موتور و بال هواپیما و همچنین توربین‌های بادی چه راهکارهایی ارائه دادید؟
مشاهدات و پژوهش‌ها نشان داده که برخی پرنده‌ها با وجودی که با سرعت بالایی پرواز می‌کنند، صدای زیادی تولید نمی‌کنند. مثال بارز آن جغد است که برخلاف باور عمومی که فرض می‌شود معمولا یک جا نشسته است، شب‌ها با سرعت بسیار بالا و بدون صدا حرکت می‌کند و به همین دلیل است که به راحتی می‌تواند شکار کند. دلیل این امر، وجود خلل و فرج بسیار در بال این پرنده است که موجب می‌شود، اختلاف فشار در زیر و روی بال زیاد نشود و صدای تولیدی بسیار کم باشد. دلیل دیگر آن وجود تخلخل و شکل برسی مانند انتهای بال جغد است که موجب می‌شود طول ناحیه تراکنش هوای فشار بالا و فشار پایین بیشتر شود و لذا شوک‌های آوایی شدید ایجاد نشود.
با الهام‌گیری از طبیعت و بعد از انجام پژوهش‌های فراوان، پیشنهاد دادیم که بخش انتهای بال هواپیما (۱۰ تا ۲۰ درصد) به صورت برسی و متخلخل ساخته شود. این موضوع را در تونل باد آزمایش کردیم و موفق شدیم نزدیک به ۱۰ دسی‌بل صدای هواپیما و توربین بادی را کاهش دهیم.
برنامه آینده‌تان برای پژوهش چیست؟
یکی از برنامه‌های آینده‌ام مطالعه و کار روی فرامواد است. فرامواد یا metamaterial موادی هستند که دارای ویژگی‌های جذابی هستند که بسیار به ندرت در طبیعت یافت می‌شوند. الان به دلیل وجود شیوه‌های ساخت پیشرفته، می‌توان این مواد را طوری تولید کرد که خواص مورد نظر ما را داشته باشند. این مواد به سه دسته فرامواد مکانیکی، آوایی و الکترومغناطیسی تقسیم می‌شوند. فرامواد مکانیکی در روباتیک نرم، پوشش‌های فضانوردان و غواضان، عملگرها و غیره کاربرد دارد. این مواد کاملا هوشمند هستند و می‌توانند در شرایط خاص ویژگی‌های مورد نیاز ما را بدون استفاده از سیم کشی‌ها و ریز عملگرهای الکتریکی از خود بروز دهند.
مثال دیگر آن طراحی لباس‌های هوشمند چروک‌ناپذیر است. معمولا لباس‌ها دچار چروک می‌شوند و در بعضی شرایط خاص مثل غواصی یا فضانوردی موجب پارگی و احتمال خطر می‌شود.
فرامواد آوایی به گونه‌ای هستند که می‌توانند در فرکانس یا بسامدهایی صدا را جذب کنند و در بسامدهای دیگر صدا را جذب نکنند. یکی از مثال‌های فرامواد مغناطیسی موادی هستند که در ساخت لباس‌های نامرئی می‌توان به کار برد.
فرامواد دمایی یکی از مواد مورد علاقه من است. در صحراهای آفریقا با دمای بسیار بالا، سوسکی وجود دارد که به راحتی زندگی می‌کند. دانشمندان با بررسی این سوسک به این نتیجه رسیدند که بخش خارجی پوست آنها نور را در فرکانس‌های فروسرخ منعکس می‌کند و دما را کاهش می‌دهد. از این رو برای ابزاری که قرار است در جاهای بسیار گرم مورد استفاده قرار گیرد، می‌توان لایه‌ای بسیار نازک در اندازه ۵۰ میکرون از فرامواد دمایی ساخت که نور را منعکس می‌کنند و دمای سطحی را تا ۱۰ درجه از دمای محیط کمتر می‌کنند.
شما کتابی تحت عنوان «Bird Strike» نوشته‌اید. این کتاب در چه زمینه‌ای است و چه شد که تصمیم به نوشتن این کتاب گرفتید؟
چند سالی بود که در زمینه برخورد پرنده با هواپیما پژوهش انجام میدادم. این مساله زمانی که هواپیما با سرعت خیلی بالا و حدود ۳۶۰ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، زیرا برخورد پرنده با هواپیمای سرعت بالا انرژی بسیاری را به بدنه آن منتقل می‌کند و این امر موجب تخریب شدید سطح بدنه و گاهی حتی سقوط هواپیما می‌شود. یکی از موارد جدید و معروف در این زمینه مربوط به سال ۲۰۰۹ است. ایرباس A320 که از فرودگاه شهر نیویورک به سمت کارولینای شمالی پرواز می‌کرد، بلافاصله پس از بلند شدن، به دلیل اصابت دسته‌ای از پرندگان تمام قدرت موتور خود را از دست داد و در نهایت مجبور به فرود اضطراری در رودخانه هودسون شد.
چون مطالعات فراوانی در این زمینه داشتم و از سوی دیگر در این زمینه کتابی وجود نداشت، انتشارات الزویر از من خواست که کتابی را در این زمینه بنویسم. این کتاب با استقبال خوبی هم مواجه شد.
آینده علم فرامواد را چطور می‌بینید؟
موادی که در طبیعت وجود دارند ویژگی‌های شناخته شده‌ای دارند و ما توانسته‌ایم با کمک فرامواد به ویژگی‌هایی برسیم که از مواد طبیعی انتظارش نمی‌رود. از نظر مکانیکی، هر ماده چند ویژگی اصلی دارد: سفتی، نحوه نشر جانبی و استحکام. ما در فرامواد سعی داریم این ویژگی‌ها را به نوعی تغییر دهیم که همه خصوصیات مورد نیاز ما را داشته باشد. به طور مثال، ماده‌ای را درست کنیم که هم نازک باشد، هم سفتی دلخواه ما را داشته باشد و هم بتواند تمام اصوات در بسامدهای مختلف را جذب کنند. سرعت و کیفیت این کار را در آینده با استفاده از هوش مصنوعی می‌توان افزایش داد.
در اوقات فراغت معمولا به چه کارهایی می‌پردازید؟
سفر و طبیعت‌گردی را خیلی دوست دارم و ورزش نیز جزو برنامه‌های روزانه‌ام است.
چه فیلم یا کتاب‌هایی می‌بینید و می‌خوانید و کدام یک از آنها را بیشتر از همه دوست داشتید؟
معمولا فیلم در ژانرهای مختلفی را می‌بینم و نکته مهم برای من در انتخاب فیلم، بیشتر خوش‌ساخت بودن آن است. به نظرم هر فیلمی دریچه‌ای نوین رو به جهان است و به نوبه خود آموزنده است. یکی از فیلمهای مورد علاقه‌ام «نخستین انسان»، ساخته دیمین شزل است که داستان آن در سال ۱۹۶۹ اتفاق می‌افتد و حوادث ماموریت آپولو ۱۱ را با محوریت زندگی نیل آرمسترانگ به تصویر می‌کشد. از فیلمهای ایرانی هم ساخته‌های اصغر فرهادی مثل «جدایی نادر از سیمین» و «فروشنده» را خیلی دوست دارم.
من بیشتر اوقات به جای مطالعه کتاب، پادکست کتاب‌ها را گوش می‌کنم و «ذهن‌های دیگر» یکی از بهترین آنهاست. بعضی از کتاب‌ها نوشته شده‌اند تا به پرسشی پاسخ دهند یا دست کم نتیجه تلاش نویسنده هستند برای پاسخ دادن به پرسشی. اما کتاب ذهن‌های دیگر از این کتاب‌ها نیست. نویسنده این کتاب به ما پرسش‌های جدیدی می‌دهد که برای رسیدن به پاسخ‌شان نیاز به مطالعه بیشتر داریم. پرسش کلیدی این کتاب این است که خودآگاهی از کجا آمد؟
پادکست دیگر پادکست کتاب «قوی سیاه»، نوشته نسیم طالب است که در آن به اثرات شدید وقوع پدیده‌های نادر و به شدت غیر قابل انتظار بر روی جامعه اشاره می‌کند.
از نظر شما محققان ایرانی در زمینه فراموادها در چه سطحی هستند و چقدر با سطح جهانی فاصله دارند؟
محققان ایرانی به تازگی پژوهش در حوزه فرامواد را شروع کرده‌اند. این در حالی است که در دانشگاه‌های تراز اول دنیا حدود ۱۰ سال است که محققان (هر چند محدودی) روی این علوم مطالعه و تحقیق می‌کنند و اخیرا نتایج پژوهش‌شان را صنعتی‌سازی هم کرده‌اند.
دلیل این اختلاف سطح چیست؟
حضور کمتر محققان ایرانی در کنفرانس‌های بین‌المللی یکی از دلایل این اختلاف است، زیرا خیلی از ایده‌ها و زمینه‌های جدید که ترند جهانی و موضوع روز هستند در کنفرانس‌ها نمود پیدا می‌کنند. در واقع هدف اصلی این نوع کنفرانس‌ها ایجاد شبکه و برقراری ارتباط با محققان دیگر است، ولی به نظر می‌رسد محققان یا در این کنفرانس‌ها شرکت نمی‌کنند یا زمانی که شرکت می‌کنند، این ارتباطات ایجاد نمی‌شود.
با این حال، اگر محققان بخواهند این ارتباطات را ایجاد کنند و از ترند جهانی علم آگاهی پیدا کنند، به غیر از کنفرانس‌ها می‌توانند از طریق فعالیت در پلتفرم‌های علمی مثل لینکداین و ریسرچ‌گیت هم ارتباطات بین‌المللی ایجاد کنند.
به نظر شما محققان ایرانی چطور می‌توانند همکاری‌های بین‌المللی خود را افزایش دهند؟
گام اول این است که به کارهای گروهی داخلی اهمیت بیشتری بدهند و پروژه‌های تحقیقاتی را به جای یک نفره یا دو نفره در گروه‌های بزرگ‌تری پیش ببرند. بعد از آن سعی کنند که با محققان ایرانی خارج از کشور ارتباط بگیرند و پروژه‌های تحقیقاتی جدیدی را با آنها تعریف کنند. در نهایت زمانی که کار و گروه‌شان وجهه بین‌المللی پیدا کرد، با پژوهشگران خارجی ارتباط بگیرند و همکاری علمی داشته باشند.
به نظر شما نظام آموزش عالی ایران در مقایسه با هلند چه مزایا یا معایب و نقص‌هایی دارد؟
از محاسن نظام آموزشی ایران در مقایسه با هلند می‌توان به قوی‌تر بودن سطح دانش اساتید و دانشجویان در بخش تئوری و تحلیلی اشاره کرد. یکی از کاستیهای آموزش عالی ایران نپرداختن حقوق به دانشجوهای دکتری است. همین امر باعث می‌شود که دانشجویان دکتری به دلیل کسب درآمد نتوانند زمان و تمرکز زیادی را صرف تحقیقاتشان کنند. به غیر از این کمبود امکانات آزمایشگاهی و کمبود ارتباط دانشگاه با صنعت از دیگر معایب این سیستم است.
فرق تحقیقات در ایران با هلند در چیست؟
درست است که در هلند بیشتر پروژه‌های تحقیقاتی توسط شورای پژوهشی –به عنوان یک سازمان دولتی- مورد حمایت مالی قرار می‌گیرد، ولی به غیر از این، درصد پروژه‌هایی که مورد حمایت صنعت قرار می‌گیرند، به نسبت ایران بالاتر است.
به غیر از این، دانشجو برخلاف ایران، در دوره دکتری حقوق می‌گیرد و همچنین از امکانات آزمایشگاهی در سطح بسیار خوبی برخوردار است.
فرق دیگر این است که در هلند گروه‌های پژوهشی معمولا از افراد چند ملیتی تشکیل می‌شوند، در حالی که در ایران این موضوع اصلا وجود ندارد.
آینده دنیای علم و فناوری را چطور تصور می‌کنید؟
روندی که در چند سال اخیر دیده‌ام این است که سال به سال و دهه به دهه نقش علم و فناوری در صنعت و به تبع آن زندگی مردم بیشتر می‌شود و مردم عادی بیشتر با دنیای علم و فناوری آشنا می‌شوند.
چه توصیه‌ای به جوانان ایرانی دارید؟ در شرایط و وضعیت موجود، چه کار کنند تا پیشرفت کنند؟
محققان جوان باید سعی کنند که ارتباطات خود را با محققان جهان افزایش دهند. همچنین با علم روز بیشتر آشنا شوند. البته محققان ایرانی در رشته‌های فناوری اطلاعات و مهندسی کامپیوتر به‌روز هستند و کارهای تحقیقاتی خوبی هم انجام می‌دهند، ولی در رشته‌های مکانیک و مواد ارتباط‌شان با محققان جهانی با تاخیری همراه است. همانطور که گفتم فعالیت در شبکه‌های علمی مثل لینکداین در این زمینه واقعا می‌تواند کارساز باشد.
یکی از موارد دیگری که خودم به شخصه با تجربه به آن رسیدم، این است که قرار دادن ورزش جز یکی از برنامه‌های روزانه، علاوه بر ایجاد نشاط روزانه، بازدهی کار پژوهشی را نیز بالا می‌برد.
بزرگ‌ترین آرزویتان برای خودتان و برای دنیا چیست؟
بزرگ‌ترین آرزویم برای خودم این است که در کار پژوهشی‌ام پیشرفت کنم و بتوانم برای جامعه مفید فایده باشم. بزرگ‌ترین آرزویم برای دنیا این است که همه افراد جهان روزی در صلح و آرامش در کنار هم زندگی کنند. در این صورت، آرامش فردی ما هم شکل خواهد گرفت.
بزرگ‌ترین شکست و موفقیت‌تان در زندگی چه بوده؟
بزرگ‌ترین موفقیتم را قبول شدنم در دانشگاه صنعتی اصفهان برای دوره کارشناسی می‌دانم. چون جو بسیار خوبی داشت و کیفیت تحصیل در آن به حدی بود که توانستم مسیری که در ذهنم داشتم را پایه ریزی کنم.
در مورد شکست، باید بگویم که من زیاد به شکست اعتقاد ندارم و به عنوان پژوهشگر به صورت روزمره و مرتب با مشکلات و چالش‌ها دست و پنجه نرم می‌کنیم و با پشت سر گذاشتن این مشکلات و یادگیری از آنها مسیر درست را پیدا کنیم.
زمانی که در هلند هستید، برای چه چیزی در ایران دلتان تنگ می‌شود؟
در درجه اول دلم برای خانواده و دوستانم در ایران و در درجه دوم دلم برای غذاهای خوش طعم و طبیعت متنوع و چهار فصل ایران تنگ می‌شود.
آیا ازدواج کرده‌اید و بچه دارید؟ آیا تحقیقات باعث می‌شود که به خانواده‌تان لطمه‌ای وارد شود؟ شما چطور مدیریت می‌کنید؟
خیر. ازدواج نکرده‌ام. به نظرم باید ساعت‌های مشخصی را برای کار اختصاص داد و بقیه آن را صرف امور خانواده کرد. من همواره تلاشم را می‌کنم که بحث کار و خانواده را از هم مجزا کنم.
در ویدئوی زیر می‌توانید توضیحات این محقق را در مورد فرامواد تماشا کنید:
نظر شما