كندا.. مادة مبتكرة تجمع خفة الألومنيوم وصلابة الفولاذ ومقاومة التيتانيوم

كشف مهندسون في تورونتو عن مادة مركبة مبتكرة تتميز بخفة وزنها كالألومنيوم، وصلابتها التي تضاهي الفولاذ، وقدرتها على تحمّل درجات الحرارة المرتفعة مثل سبائك التيتانيوم الباهظة الثمن.

وعند التسخين الشديد تحافظ هذه المادة على متانة الفولاذ التقليدي، مع كونها أخف منه بثلاث مرات.

وإذا وصلت هذه التكنولوجيا إلى مرحلة الإنتاج الصناعي الكمي، فقد تُحدث تحولا كبيرا في الحلول الهندسية ضمن مجالات الطيران وصناعة الصواريخ وحتى الطائرات الأسرع من الصوت.

واعتمد المطوّرون على مفهوم الخرسانة المسلحة التقليدية، لكنهم طبقوه على المستوى المجهري؛ فبدلا من الخرسانة استخدموا الألومنيوم الخفيف، بينما قامت شبكة ثلاثية الأبعاد من سبائك التيتانيوم Ti-6Al-4V، ذات فتحات تتراوح بين 200 و500 ميكرون، بدور الحديد المسلح.

وتتمثل آلية التصنيع في الخطوات التالية: بداية يتم بناء طبقات من الهيكل العظمي المصنوع من التيتانيوم باستخدام تقنية الطباعة بالمسحوق والليزر (LPBF)، ثم يُحقن الألومنيوم السائل المخلوط بالسيليكون والمغنيسيوم داخل هذا الهيكل تحت ضغط عال. وعند تصلّب الألومنيوم تتشكل جزيئات دقيقة داخل البنية، تعمل على تعزيزها وحمايتها من الانهيار عند التعرض لدرجات حرارة مرتفعة.

والنتيجة هي منتج قوي للغاية؛ فحتى عند درجات حرارة مرتفعة كتلك المحيطة بمحركات الطائرات، تبقى هذه المادة أقوى بعشر مرات من الألومنيوم التقليدي. وحتى عند التسخين الشديد إلى درجة التوهج الأحمر، تظل المادة صلبة وموثوقة، في حين يبدأ الألومنيوم العادي بالتشوّه تحت الظروف الحرارية القاسية.

والأهم من ذلك أنّ وزن هذه المادة منخفض للغاية، ويمكن مقارنته بوزن الألومنيوم الخفيف، بينما تكون أخف بكثير من الفولاذ ومن التيتانيوم النقي.

نُشرت نتائج البحث في مجلة Nature Communications.

المصدر: Naukatv.ru