اخبار عربية ابتكر المهندسون أول تيتانيوم عائم في العالم

اليكم الان ابتكر المهندسون أول تيتانيوم عائم في العالم والان إلى التفاصيل من المصدر بتوقيت بيروت_ beiruttime:

الدكتور جوردان نورونها يحمل عينة من التيتانيوم العائم. الائتمان: سارة تان، RMIT

طور المهندسون الأستراليون مادة تيتانيوم قوية وخفيفة الوزن تظل طافية حتى بعد تعرضها لأضرار جسيمة، مما يوفر خيارًا جديدًا محتملاً للبنية التحتية البحرية.

تعتمد العوامات وأجهزة الاستشعار العائمة والهياكل البحرية الأخرى على مساحات مغلقة لمنع المياه من الدخول والبقاء طافية. يمكن أن يؤدي حدوث صدع خطير إلى إغراق تلك المساحات وإرسال الهيكل بأكمله تحت الماء. ولذلك، يحتاج المهندسون إلى مواد يمكنها البقاء على قيد الحياة في الظروف البحرية القاسية دون التضحية بالقوة أو الوزن المنخفض أو الطفو. يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ والبلاستيك عالي الكثافة على نطاق واسع في هذه المعدات، لكن لا يحل أي منهما مشكلة الحفاظ على الهيكل التالف واقفا على قدميه.

تبدو الهياكل الشبكية المعدنية مناسبة تمامًا لهذا التحدي، لأن أطرها المعقدة يمكن أن تكون خفيفة للغاية مع احتفاظها بقدر كبير من القوة. ومع ذلك، فإن هندستها المعمارية المفتوحة تخلق مشكلة أساسية في المياه. يمكن للسائل أن يتحرك بحرية عبر المساحات المترابطة، مما يلغي ميزة الطفو التي قد يبدو أن كثافتها الإجمالية المنخفضة توفرها.

وقال الدكتور جوردان نورونها، الباحث الرئيسي من جامعة هارفارد: “على الرغم من أن الشبكات المعدنية يمكن أن تكون خفيفة بشكل لا يصدق – مع كثافات أقل من عُشر كثافة الماء – إلا أن مساحاتها المفتوحة والمترابطة تسمح بدخول الماء، مما يؤدي إلى غرقها”. مركز جامعة RMIT للتصنيع الإضافي.

“وهذا جعل هذه الهياكل القوية وخفيفة الوزن غير مناسبة للبنية التحتية البحرية – حتى الآن.”

مقاطع عرضية لمكعب شبكي من التيتانيوم تظهر قبل وبعد ملئه برغوة البولي يوريثان من أجل الطفو. الائتمان: سارة تان، RMIT

الدعامات المملوءة بالرغوة تحافظ على الطفو

وقد عالج الباحثون بقيادة جامعة RMIT هذا الضعف من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد لشبكة من التيتانيوم تتكون من دعامات مجوفة ومترابطة وملء تلك الدعامات برغوة البولي يوريثان. تظل المساحات المحيطة بالدعامات مفتوحة، حتى يتمكن الماء من المرور عبر الشبكة نفسها بدلاً من أن يتم حجبها بواسطة غلاف خارجي محكم الغلق.

وقال نورونها: “من خلال ملء دعامات التيتانيوم المجوفة فقط برغوة البولي يوريثان، قمنا بإنشاء هيكل يسمح للمياه بالتدفق من خلاله مع الحفاظ على طفوه حتى بعد التشقق والأضرار الكبيرة”.

وظلت العينات طافية في المياه العذبة لأكثر من شهرين، مما يوفر دليلا ثابتا على قدرتها على الطفو. وفقًا للباحثين، يمثل هذا العمل أول عرض تم الإبلاغ عنه لمادة شبكية هجينة معدنية عائمة.

قاعدة جديدة للتنبؤ بالتعويم

إن التنبؤ بما إذا كان هيكل مفتوح كهذا سوف يطفو يتطلب من الفريق إعادة التفكير في كيفية حساب كثافته. تحسب الحسابات التقليدية كل المساحة المفتوحة داخل الشبكة، على الرغم من أن هذه المساحة يمكن أن تمتلئ بالماء، وبالتالي لا تساهم بأي شيء في الحفاظ على الهيكل فوق السطح.

وبدلاً من ذلك، طور الباحثون مقياسًا يسمى “كثافة الهيكل العظمي”، والذي يحسب فقط أجزاء الهيكل التي تستبعد الماء. في تصميمها، تلك الأجزاء هي جدران التيتانيوم والقنوات المغلقة والمملوءة بالرغوة بداخلها.

العوامة المطبوعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة في الاختبار. الائتمان: سارة تان، RMIT

وقال نورونها: “هذا يعطي المهندسين قاعدة تصميم بسيطة: إذا كانت كثافة الهيكل العظمي أقل من كثافة السائل المحيط به، فإن الهيكل سوف يطفو – حتى عندما يتدفق الماء عبر جميع فتحاته الخارجية”.

القوة والطفو ينجو من الضرر

كما تحمل شبكة التيتانيوم أحمالًا أكبر بكثير من المواد المستخدمة بالفعل في التطبيقات البحرية. عندما قارن الباحثون المواد ذات الكثافة الإجمالية نفسها، كان هيكلها أقوى بنسبة 70% من الفولاذ المقاوم للصدأ أو البولي إيثيلين عالي الكثافة.

أنتج التعرض لمياه البحر تدهورًا طفيفًا نسبيًا أثناء الاختبار قصير المدى. وبعد أسبوعين من غمرها في مياه البحر الطبيعية المجمعة من خليج بورت فيليب في ملبورن، فقدت الشبكة 0.15% فقط من كتلتها، في حين انخفضت قوتها بأقل من 1%.

فريق المشروع: البروفيسور المشارك أندريه مولوتنيكوف، والبروفيسور المتميز ما تشيان، والبروفيسور المتميز ميلان براندت، والدكتور جوردان نورونها، والبروفيسور مارتن ليري في مركز RMIT للتصنيع الإضافي. الائتمان: سارة تان، RMIT

ولم تؤثر الشقوق والفشل الهيكلي على التعويم على الفور. استمرت الشبكة الهجينة في الطفو بعد تعرضها لأضرار جسيمة شملت التشققات والفشل في نقاط الاتصال المهمة وكسر طبقة الشبكة بأكملها. ولم تغرق إلا بعد أن تم سحقها وضغطها بشدة.

وقال نورونها: “إن الخلايا الصغيرة المغلقة في الرغوة تحبس الغاز وتمنع الماء من إغراق الدعامات المجوفة”.

“وبهذه الطريقة، تعمل الرغوة كحاجز موزع يساعد الهيكل على البقاء طافيًا بعد التلف – على عكس الهياكل البحرية المجوفة التقليدية، التي يمكن أن تمتلئ بالماء بسرعة بعد التشقق”.

قام الفريق ببناء عوامة بحرية مطبوعة ثلاثية الأبعاد لتوضيح كيف يمكن لهذا المزيج من الهيكل المفتوح والتعويم الموزع أن يعمل عمليًا. في خزان مياه البحر المضطرب، ظلت العوامة مستقرة حيث تم تدويرها بما يصل إلى 45 درجة، دون غلاف محكم، أو طلاء واقي، أو نظام تعويم إضافي.

الاختبارات البحرية الأطول تأتي بعد ذلك

وقال قائد المشروع البروفيسور المتميز ما تشيان إن الباحثين يخططون الآن لتوسيع نطاق مكونات العرض التوضيحي وفحص كيفية أداء المادة على مدى فترات أطول في ظل ظروف بحرية وأعماق البحار الواقعية.

يمكن أيضًا تغيير هيكلها الداخلي لاستخدامات تتجاوز التعويم. وقال تشيان: “من خلال تغيير المادة داخل إطار التيتانيوم، يمكننا تصميم هيكل مماثل لامتصاص الطاقة، والإدارة الحرارية، والتحكم في الاهتزاز وغيرها من التطبيقات”.

المرجع: “كسر السطح: المواد المعدنية المزدهرة – البوليمر المفتوح الخلية الهجينة الشبكية” بقلم جوردان نورونها وجوي تالون ورعد عمر وجيسون داش وأندري مولوتنيكوف ومارتن ليري وميلان براندت وما تشيان، 28 أغسطس 2026، مواد متقدمة.دوى: 10.1002/adma.74641

تم تمويل هذا المشروع من قبل مجلس البحوث الأسترالي (ARC) من خلال DP250103847 وLE230100147، ومن خلال مبادرة Crazy Idea لمدرسة RMIT للهندسة (SENG).

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.

المزيد من التفاصيل من المصدر - (اضغط هنا)

كانت هذه تفاصيل ابتكر المهندسون أول تيتانيوم عائم في العالم نرجوا بأن نكون قد وفقنا بإعطائك التفاصيل والمعلومات الكامله .

و ننوه بأن الموضوع الأصلي قد تم نشرة ومتواجد على بتوقيت بيروت_ beiruttime و قام فريق العمل فيبرسبي نيوز بالتاكد منه او ربما تم التعديل علية او قد يكون تم نقله بالكامل اوالاقتباس ويمكنك قراءة الموضوع من مصدره الاساسي.