 |
| قطعة من المعدن |
سجل هذا البحث تحت عنوان "ليس من المفترض أن يحدث!": لاحظ العلماء التئام المعدن بحد ذاته، وهو شيء لم يسبق له مثيل من قبل. إذا أمكن فهم هذه العملية والتحكم فيها بشكل كامل، فقد نكون في بداية عصر جديد تمامًا من الهندسة.
وفي دراسة نُشرت في يوليو/تموز، كان فريق من مختبرات سانديا الوطنية وجامعة تكساس إيه آند إم يختبرون مرونة المعدن، باستخدام تقنية المجهر الإلكتروني النافذ المتخصصة لسحب أطراف المعدن 200 مرة كل ثانية.
ولقدلاحظوا عملية الشفاء الذاتي بمقاييس صغيرة جدًا في قطعة من البلاتين بسمك 40 نانومترًا معلقة في الفراغ.
تُعرف الشقوق الناتجة عن هذا النوع من الإجهاد الموصوف أعلاه بأضرار التعب: الإجهاد المتكرر والحركة التي تسبب كسورًا مجهرية، مما يؤدي في النهاية إلى كسر الآلات أو الهياكل.
ومن المثير للدهشة أنه بعد حوالي 40 دقيقة من المراقبة، بدأ الشق الموجود في البلاتين في الاندماج مرة أخرى وإصلاح نفسه قبل أن يبدأ مرة أخرى في اتجاه مختلف.
وأحدثت قوى السحب (الأسهم الحمراء) صدعًا التأم (أخضر) في معدن البلاتين. (دان طومسون / مختبرات سانديا الوطنية)
وقال عالم المواد براد بويس من مختبرات سانديا الوطنية عندما تم إعلان النتائج: "كان من المذهل للغاية مشاهدته مباشرة".
"بالتأكيد لم نكن نبحث عنه. ما أكدناه هو أن المعادن لديها قدرتها الطبيعية الذاتية على شفاء نفسها، على الأقل في حالة تلف التعب على المستوى النانوي."
إن هذه شروط محددة، ولا نعرف حتى الآن بالضبط كيف يحدث ذلك أو كيف يمكننا استخدامه. ومع ذلك، إذا فكرت في التكاليف والجهد اللازم لإصلاح كل شيء بدءًا من الجسور إلى المحركات إلى الهواتف، فليس هناك ما يوضح مدى الفرق الذي يمكن أن تحدثه المعادن ذاتية الشفاء.
وعلى الرغم من أن هذه الملاحظة غير مسبوقة، إلا أنها ليست غير متوقعة تمامًا. في عام 2013، عمل مايكل ديمكوفيتش، عالم المواد بجامعة تكساس إيه آند إم، على دراسة تنبأت بإمكانية حدوث هذا النوع من شفاء الشقوق النانوية، مدفوعًا بالحبيبات البلورية الصغيرة داخل المعادن التي تغير حدودها بشكل أساسي استجابةً للضغط.
ولقد عمل ديمكوفيتش أيضًا على هذه الدراسة الأخيرة، مستخدمًا نماذج حاسوبية محدثة لإظهار أن نظرياته القديمة حول سلوك الشفاء الذاتي للمعادن على مقياس النانو تتطابق مع ما كان يحدث هنا.
وإن حدوث عملية الإصلاح التلقائي في درجة حرارة الغرفة يعد جانبًا واعدًا آخر من البحث. يحتاج المعدن عادةً إلى الكثير من الحرارة لتغيير شكله، لكن التجربة أُجريت في الفراغ؛ ويبقى أن نرى ما إذا كانت العملية نفسها ستحدث في المعادن التقليدية في بيئة نموذجية.
ويتضمن التفسير المحتمل عملية تعرف باسم اللحام البارد، والتي تحدث تحت درجات الحرارة المحيطة عندما تقترب الأسطح المعدنية من بعضها البعض بما يكفي لتشابك ذراتها معًا.
وعادة، تتداخل طبقات رقيقة من الهواء أو الملوثات مع العملية؛ في بيئات مثل فراغ الفضاء، يمكن للمعادن النقية أن تقترب من بعضها البعض بما يكفي لتلتصق حرفيًا.
ترجمة وتدقيق/
د/احمد الديب
إرسال تعليق