حقق حلم المهندسين في إصلاح الأسطح ذاتيًا خطوة أخرى نحو الواقع، إذ ابتكر الباحثون طبقة طلاء معدنية تحتوي على كبسولات نانومترية صغيرة. في حالة تلف الطبقة، تفرز الكبسولات سائلًا يعمل على إصلاح الخدش
حقق حلم المهندسين في إصلاح الأسطح ذاتيًا خطوة أخرى نحو الواقع، إذ ابتكر الباحثون طبقة طلاء معدنية تحتوي على كبسولات نانومترية صغيرة. في حالة تلف الطبقة، تفرز الكبسولات سائلًا يعمل على إصلاح الخدش.
يعد جلد الإنسان مثالًا على السلوك الرائع - فالخدوش والجروح الصغيرة تشفى بسرعة دون ترك ندوب أو علامات أخرى بعد بضعة أيام فقط. فالأمر مختلف تماماً في كل ما قيل عن المواد، كالمعادن مثلاً، فإذا خدشت طبقة الطلاء المخصصة لحماية المعادن من الانصهار، فقدت الحماية من الصدأ. ويعمل المهندسون على تقليد ونقل هذه القدرة على الإصلاح الذاتي من الجلد إلى مجال المواد. الفكرة الأساسية في هذا المجال البحثي هي إدخال كبسولات تحتوي على سائل يتم توزيعها بالتساوي وبشكل موحد في طبقة الطلاء - على غرار الزبيب داخل الكعكة. في حالة تلف الطبقة، تنفجر الكبسولات عند نقاط الاصطدام ثم يتم إطلاق سائل "يصلح" الخدش.
حتى الآن، فشلت هذه الأفكار بسبب حجم الكبسولات - التي يبلغ قياسها من عشرة إلى خمسة عشر ميكرومترًا، وكانت كبيرة جدًا بالنسبة لطبقة الطلاء، التي يبلغ حجمها حوالي عشرين ميكرومترًا. ونتيجة لذلك، غيرت الكبسولات الخواص الميكانيكية للطبقة.
قام باحثون من معهد فراونهوفر للتصنيع والهندسة والميكنة في شتوتغارت بألمانيا، بالتعاون مع زملائهم من جامعة دويسبورج-إيسن، بتطوير عملية لتحضير طبقات الطلاء التي تحتوي على كبسولات نانوية. وهذه الكبسولات بمقياس مختلف تمامًا عن تلك التي تم تحضيرها في الماضي - فقط مئات النانومترات. يقول الدكتور مارتن ميتزنر، أحد الباحثين: "يكمن التحدي في ضرورة عدم تعرض الكبسولات للتلف عند إنشاء طبقة الطلاء". "كلما كانت الكبسولات أصغر، كانت قشرتها أرق وأكثر حساسية. إن الإلكتروليتات (المواد التي تصبح موصلة للكهرباء بعد فصلها إلى أيونات في المحلول) المستخدمة في عمليات الطلاء هذه نشطة كيميائيًا للغاية ويمكن أن تدمر الكبسولات بسهولة. لذلك، كان مطلوبًا من الباحثين العثور على مادة مناسبة لغلاف الكبسولة اعتمادًا على الإلكتروليتات المستخدمة.
تعتبر المحامل الميكانيكية أحد أمثلة التطبيقات الممكنة - المواد التي تصنع منها المحامل عادة ما تكون مغلفة بطبقة واقية معدنية يمكن إدخال الكبسولات فيها. إذا كان هناك نقص مؤقت في مواد التشحيم، فسيتم فقد جزء من طلاء المحمل، وتنفجر الكبسولات الموجودة في نهاية الطبقة وتطلق مادة تشحيم إضافية. لذلك لا يتضرر المحمل إذا فقد جزءًا من طلائه مؤقتًا فقط.
وتمكن الباحثون من تحضير الطلاءات الأولى من هذا النوع المحتوية على أحدث كبسولات النحاس والنيكل والزنك، على الرغم من أن تغطية الطبقات تقتصر على مستوى السنتيمتر فقط. ويقدر الخبراء في هذا المجال أن الأمر سيستغرق حوالي عامين حتى يصبح من الممكن مراقبة كامل مساحة المكون. ويعمل الفريق أيضًا على فكرة أنظمة أكثر تعقيدًا - حيث توجد كبسولات تحتوي على سوائل مختلفة تتفاعل مع بعضها البعض لتكوين مادة نشطة كيميائيًا (أصماغ الإيبوكسي، كأحد الأمثلة).
تعليقات 3
ليس لدي أي فكرة عن تطبيق مهم لهذا النواة، سيكون طرف الجهاز نفسه والوقوف تحت حمل عالٍ للعينة فعالاً للغاية لأنه سيكون من الممكن حفر حفر عميقة إلى حد ما من خلال طبقات الجرانيت دون الحاجة إلى استبدالها رأس يكلف مليون دولار كل بضع مئات من الأمتار. هناك أيضًا فكرة الحفار النفاث الذي لا يعرف ما إذا كان سينفجر أم لا، عليك مراجعة الويكي
لا أعتقد أن آلية الكرات البسيطة ستكون فعالة بدرجة كافية للإصلاحات. وعليك أيضًا تجديد طبقة الكريات التصحيحية بطريقة أو بأخرى طوال الوقت. تبدو الروبوتات النانوية فكرة جيدة، ولكن من المؤسف عدم وجودها.
سيكون من الممكن استخدام الروبوتات النانوية للإصلاح والتنظيف.