الشقوق ذاتية الإصلاح - مواد مركبة من الجيل القادم

ولأن المهندسين يخافون من التعرض للتشققات، فإنهم يقومون الآن ببناء أجزاء طائرات أقوى، وبالتالي أثقل بكثير، مما هو ضروري بحيث يمكن أن تفقد ما يصل إلى أربعين بالمائة من قوتها أثناء الاستخدام. حل المشكلة دون إرهاقك سيسمح لك أيضًا بتوفير الوقود

حدث تقدم مهم في تحضير مواد قادرة على منع تكون الشقوق وحتى إصلاحها ذاتيًا، وذلك بفضل مشروع مشترك جديد قام به باحثون من جامعة بريستول في المملكة المتحدة وكلية كينجز كوليدج في لندن.

وسيركز البحث الجديد على المواد المركبة القائمة على بوليمر ألياف الكربون والتي تتكون من مزيج من الألياف القوية والصلبة مع البوليمرات لصنع مواد قوية ومستقرة وخفيفة الوزن. تعتبر هذه المواد مهمة للغاية في صناعات السيارات والفضاء التي تستخدم ألياف الكربون لتصنيع أجنحة الطائرات وشفرات طائرات الهليكوبتر وهياكل السفن.

إلا أن استخدام وتطوير المواد المركبة محدود بسبب الخوف من تعرضها للعيوب والأضرار. ويوضح الدكتور إميل جرينهالغ من مركز المواد المركبة في كينجز كوليدج لندن أنه لهذا السبب، تستخدم التطبيقات الحالية أجزاء ثقيلة للغاية تؤدي إلى زيادة استهلاك الوقود: "نظرًا لأن المهندسين يخشون التعرض للتشققات، فإنهم يقومون الآن ببناء أجزاء طائرات أقوى ، وبالتالي أثقل بكثير مما هو ضروري حتى يتمكنوا من فقدان ما يصل إلى أربعين بالمائة من قوتهم أثناء الاستخدام. وهذا يعني أن هناك حاجة إلى كمية أكبر من الوقود للإقلاع والطيران بالطائرات إلى وجهتها، وبالتالي فإن تأثير الطيران على البيئة يكون أكثر ضررًا".

الهدف من البحث الجديد هو تطوير مواد مركبة "مصممة بشكل شخصي" تمنع تطور الشقوق وتؤدي حتى إلى إصلاحها ذاتيًا ويمكن استخدامها كمواد بناء موثوقة وأخف وزنًا وأكثر أمانًا لإنتاج مواد فعالة في استهلاك الوقود. الطائرات والقطارات والسيارات والسفن.

ومن أجل تحقيق هذا الهدف، سيقوم الفريق بحقن مواد من شأنها تحويل مسار الكسر الأصلي وامتصاص طاقة الكسر الناتجة عنه. بمجرد توقف الشقوق، سيستخدم الباحثون مواد من شأنها أن "تنزف وتتجمد" أثناء إصلاح الشقوق واستعادة أكبر قدر ممكن من القوة الأصلية للمادة.

يوضح أحد الباحثين: "تعمل الطبيعة كمصدر واسع للإلهام لتحسين تخطيط وتصميم المباني الأكثر كفاءة. بالإضافة إلى القوة والصلابة، فإن خصائص مثل الالتصاق والإصلاح الذاتي شائعة جدًا بين مجموعة متنوعة من المواد البيولوجية، والعديد منها مركبات. ويهدف هذا المشروع إلى شرح وتنفيذ مجموعة متنوعة من الأساليب المبتكرة لتعزيز تحقيق اختراق في أداء المواد المركبة المتقدمة."