أجهزة تعمل في درجات الحمم البركانية.. كيف يمكن تصنيعها؟
تاريخ النشر: 11th, January 2024 GMT
إذا كان لديك قلق عميق ومزعج بشأن سقوط هاتفك في نيران الموقد، فقد لا يكون لقلقك مبررا في المستقبل، إذا اقتنيت جهازا أُعد بواسطة فئة جديدة من المواد السيراميكية التي يمكن أن تعمل في درجات حرارة تعادل الحمم البركانية.
فقد نجح فريق بحثي من جامعة ديوك الأميركية في تطوير طريقة تتيح اكتشاف هذه المواد بسرعة، ووصفوا في دراسة نشرتها دورية "نيتشر" خصائصها وتطبيقاتها المختلفة، إذ وجدوا أنها أكثر صلابة من الفولاذ، ومستقرة في البيئات المسببة للتآكل كيميائيا، وبالتالي يمكن أن تشكل -بالإضافة لاستخدامها في بناء الأجهزة- أساسا لطلاءات جديدة مقاومة للتآكل، وكذلك في صنع البطاريات.
واكتشف الباحثون هذه المواد باستخدام طريقة حاسوبية متطورة ساعدتهم على التنبؤ بكيفية صنع ما يقرب من 900 مادة جديدة فائقة القوة، واختبروا 17 منها في المختبرات، وأثبتت نجاحا كبيرا.
ويقول بيان صحفي نشره الموقع الإلكتروني لجامعة ديوك، إن "هذه المواد السيراميكية الجديدة المقاومة للحرارة والعزل الكهربائي، تأتي من خلط مكونات خاصة باستخدام عملية تسمى التلبيد بالضغط الساخن، وهي عملية تشبه إلى حد ما الطهي، حيث يتم تسخين المكونات في فراغ عند درجات حرارة عالية للغاية".
ويوضح البيان أن "السيراميك النهائي الناتج يكون مثل المعدن إلى حد ما، لكنه في الواقع فائق الصلابة بما يؤهله للاستخدام في الكثير من التطبيقات، بما فيها الأجهزة الإلكترونية".
ويشرح الباحثون في الدراسة طريقتهم لإعداد المواد الجديدة، والتي من المتوقع أن تُحدث ثورة في "تصنيع الأجهزة"، ويمكن تلخيصها في الخطوات التالية:
أولا: استخدام الطريقة الحسابية "دي إي إي دي": وهي أداة تحسب بسرعة خصائص مئات الآلاف من مجموعات المواد المحتملة دون الحاجة إلى إنشاء كل منها فعليا، ويتم ذلك بالتركيز على ما يعرف بالمحتوى الحراري (الإنثالبي) والقصور الحراري (الإنتروبيا)، لذلك فإن مسمى تلك الطريقة بعيدا عن الأحرف المختصرة هو "واصف المحتوى الحراري والإنتروبي المضطرب"، حيث يقيس المحتوى الحراري قوة و متانة تصميم المادة، في حين تمثل "الإنتروبيا" عدد التصاميم المحتملة ذات القوة المماثلة. ثانيا: اكتشاف المواد: باستخدام الطريقة الحسابية "دي إي إي دي" توقع فريق البحث 900 تركيبة مادة جديدة، ومن هذه التوقعات نجحوا في إنتاج واختبار 17 مادة جديدة في المختبرات. ثالثا: العملية التجريبية: وتسمى الطريقة المستخدمة لإنشاء هذه المواد بالتلبيد بالضغط الساخن، وهي تنطوي على تسخين مركبات مسحوق المواد في فراغ عند درجات حرارة تصل إلى 4000 درجة فهرنهايت مع الضغط لعدة ساعات، وتستغرق هذه العملية، بما في ذلك التحضير والتفاعل والتبريد أكثر من 8 ساعات. رابعا: خصائص المواد: يبدو أن السيراميك الناتج معدني أو رمادي داكن أو أسود المظهر، ويشبه السبائك المعدنية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ.وتثير تلك الطريقة التي وصفها الباحثون في دراستهم مجموعة من الأسئلة التي يفصلها أستاذ فيزياء المواد بجامعة إلمنيا المصرية الدكتور خالد هلالي في حديث هاتفي مع "الجزيرة نت"، وهي:
التطبيقات العملية: فإذا كان الباحثون قد نجحوا في مختبرات الأبحاث، فكيف يمكن للصناعات أو الشركات المصنعة الحالية دمج هذه المواد في منتجاتها أو عملياتها، وهل هناك صناعات معينة مستعدة لاعتماد هذا السيراميك في وقت أقرب من غيرها؟ المتانة والموثوقية على المدى الطويل: فعلى الرغم من أن المواد صُممت لتحمل درجات حرارة قصوى، فإنه لا بد من اختبار متانتها وموثوقيتها على المدى الطويل، فهل هناك توجه لدى الباحثين لاختبار طويل الأمد لها في تطبيقات العالم الحقيقي أو البيئات القاسية؟ التكلفة: ما هي الآثار المترتبة على تكلفة تصنيع هذه المواد لاعتمادها على مستويات عالية من الطاقة، وكيف يمكن أن يؤثر ذلك على اعتمادها على نطاق واسع، وهل هناك جهود جارية لتحسين طرق الإنتاج لجعل هذا السيراميك أكثر فعالية من حيث التكلفة؟ الاختبار والتحقق من الصحة: ففي حين تم إنتاج واختبار 17 تركيبة من أصل 900 بنجاح، فما هي الخصائص المحددة التي جعلت هذه الـ17 تركيبة متميزة، وما هي المعايير التي استُخدمت لاختيار هذه التركيبات للإنتاج والاختبار المختبري؟ويحمل البيان الصحفي الذي أصدرته جامعة ديوك الأميركية إجابة على السؤال الأول، في حين يؤكد هلالي أن الأسئلة الثلاثة الأخرى تحتاج لدراسات لاحقة.
ويقول الأستاذ بجامعة ديوك والباحث الرئيسي بالدراسة ستيفانو كورتارولو: إنهم "يعتقدون أن المصانع الحالية يمكنها تعديل ما تفعله لصنع السيراميك فائق الصلابة بالطريقة التي وصفوها بالدراسة".
ويضيف أن "طريقتنا تتيح الاكتشاف السريع للتركيبات القابلة للتوليف، بما يسمح بالتركيز على تحسين الخصائص التي تعطل الصناعة".
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: درجات حرارة هذه المواد
إقرأ أيضاً:
بـ 85 جنيه.. رجع كارت شحن عداد الكهرباء بهذه الطريقة
نشر جهاز مرفق الكهرباء وحماية المستهلك على صفحته الرسمية فيس بوك الخطوات التي يجب اتباعها في حالة فقدان كارت شحن عداد الكهرباء مسبوق الدفع.
ويستعرض "صدى البلد" لقرائه، طريقة استعادة كارت شحن عداد الكهرباء مسبوق الدفع فى عدة خطوات هى:
خطوات استعادة كارت شحن عداد الكهرباء
1- يتوجه المشترك مباشرة إلى شركة توزيع الكهرباء التابع لها لتقديم طلب استخراج كارت شحن عداد الكهرباء بدل تالف أو بدل فاقد، ولا يتطلب الأمر كتابة أى محضر، حيث يتم الاكتفاء بكتابة إقرار كتابي يشير إلى فقد كارت شحن عداد الكهرباء.
2- يتقدم المشترك إلى شركة التوزيع التابع لها بمستندات لاستخراج بدل تالف أو مفقود لكارت شحن العداد تتضمن، بطاقة الرقم القومي، وإيصال شحن سابق أو كود المشترك، وإقرار كتابي بفقد كارت العداد، وهناك العديد من الأفرع التابعة لشركات توزيع الكهرباء تقوم بتقديم نفس الخدمة ولكنها تستغرق وقتاً أكبر.
3- يقوم الموظف المختص بشركة توزيع الكهرباء بفحص المستندات المقدمة، ويتم استيفاء طلب استخراج كارت شحن عداد الكهرباء بدل تالف أو بدل فاقد، ويتم سداد الرسوم المقررة.
4- بعد استيفاء المستندات وتقديمها وفحصها من قبل الموظف المختص بشركة توزيع الكهرباء، يستغرق الأمر بين 25 إلى 30 دقيقة لإصدار كارت شحن للعداد وتفعيله.
5- يقوم المشترك بسداد رسوم لإصدار كارت شحن جديد بقيمة 85 جنيها، بجانب قيمة الشحن التي يريد المشترك أن يضيفها في الكارت من الممكن أن يقوم بشحن رصيد بأي قيمة من 50 إلى 10000 جنيه.
يقوم الموظف المختص بشركة التوزيع بالدخول على النظام الخاص بالعدادات لمعرفة قيمة الرصيد المتواجد في الكارت وبناءً عليه يكون موجود تلقائياً في الكارت الجديد.
1- التحكم في استهلاك الكهرباء، ما يؤدي إلى خفض قيمة الفاتورة.
2- مراقبة الاستهلاك والتأكد من قيمة الفاتورة.
3- يمكن للمشترك تحديد كمية الطاقة الكهربائية التي يرغب في شرائها حسب إمكانياته.
4- يظهر للمشترك البيانات والمعلومات التي يريد معرفتها، مثل الاستهلاك الكلي والرصيد المتبقي
نصائح للتعامل مع عداد الكهرباء مسبوق الدفع
1- عدم العبث بغطاء العداد للحفاظ على سلامته.
2- عدم زيادة أحمال العميل عن الحد المسموح له في العداد، ما يؤدي إلى نفاد الرصيد.
3- يجب عند تركيب العداد التأكد من وضع كارت شحن عداد الكهرباء داخل العداد، ثم التأكد أنه يعمل بشكل جيد.
4- يوضع كارت شحن عداد الكهرباء في العداد قبل عملية الشحن، للتأكد من عدم وجود مشكلة وعدم ظهور رسالة لا يمكن الشحن.
5- يجب الانتظار 15 ثانية بعد وضع الكارت بالعداد للتأكد من نقل البيانات بطريقة صحيحة.
6- عدم اختيار أول يوم من كل شهر للشحن منعا للزحام الشديد على مراكز الشحن.
7- الاعتماد على لمبات التوفير في المنزل للتقليل من استهلاك الكهرباء.
8- عدم ترك الأجهزة المنزلية في المنزل متصلة للتقليل من الاستهلاك.
9- يجب فصل فيش كل أجهزة المنزل ثم قراءة العداد بعد 15 دقيقة من الفصل،لاختبار سلامة عداد الكهرباء،
10- عدم ترك شواحن الهاتف في الكهرباء ترشيدًا للاستهلاك
تنافس مثير على مقاعد البطولات الأوروبية في الجولة الختامية من الدوري الإنكليزي