اختراع سبيكة نحاسية أقوى من الفولاذ، مقاومة للحرارة حتى 800 درجة مئوية

نجح علماء أمريكيون مؤخرا في تطوير سبيكة نحاسية جديدة تماما ليست أقوى من الفولاذ فحسب، بل يمكنها أيضا تحمل درجات حرارة تصل إلى 800 درجة مئوية، وتحتفظ بموصلية كهربائية فائقة.

سبائك النحاس الممزوجة بالتنتالوم والليثيوم: مادة فائقة من الجيل الجديد. قد يكون هذا هو الأساس لجيل جديد من المواد في صناعات الفضاء والدفاع والتكنولوجيا الفائقة - الصورة: جامعة ليهاي

وبحسب موقع "ساينس"، نجح فريق بحثي من جامعة ليهاي (بنسلفانيا، الولايات المتحدة) وجامعة ولاية أريزونا في إنشاء سبيكة نحاسية جديدة تجمع بين التنتالوم والليثيوم، تتمتع بقوة ميكانيكية أعلى من الفولاذ التقليدي، لكنها لا تزال تحافظ على التوصيل الكهربائي المتفوق، وهو شيء لا تستطيع السبائك الفائقة الحالية تحقيقه.

الميزة الفريدة لهذا السبائك تكمن في بنيتها النانوية المكونة من ثلاث طبقات: حيث تتوضع رواسب النحاس الليثيوم المكعبة المستقرة بين طبقتين من التنتالوم، وهو معدن معروف بمقاومته للتآكل ومقاومته للحرارة. إن هذه البنية الدقيقة هي التي تمكن المادة من تحمل درجات حرارة تصل إلى 800 درجة مئوية (1472 درجة فهرنهايت) وأقصى ضغط يبلغ 1120 ميجا باسكال في درجة حرارة الغرفة، وهو ما يزيد بنحو 50% عن الفولاذ القياسي.

في الماضي، كانت المنتجات المصنعة في صناعة المواد غالبًا ما تتمتع بميزة واحدة فقط من اثنتين: المتانة أو التوصيل الكهربائي الجيد. يجب على المنتجات ذات المتانة العالية أن تقلل أو تقضي على التوصيل الكهربائي، والعكس صحيح. لقد كسر اختراع السبائك الجديد هذا الحد، فاتحاً عصراً جديداً للمواد "متعددة الأغراض": موصلة للكهرباء مثل النحاس، وقوية مثل الفولاذ، ومقاومة للحرارة مثل النيكل، في بنية نانوية واحدة.

وقال البروفيسور هارمر، أحد أعضاء فريق البحث: "يشكل هذا أساسًا متينًا للصناعة والدفاع لتطوير جيل جديد من المواد للأجهزة التي تتطلب أداءً وموثوقية عالية للغاية".

في صناعات الفضاء والطاقة والدفاع، هناك حاجة إلى مادة تكون موصلة جيدة للكهرباء ومقاومة للحرارة ومتينة لفترات طويلة من الزمن. في الوقت الحاضر، المادة المستخدمة بشكل شائع هي السبائك الفائقة القائمة على النيكل، والتي تتمتع بمقاومة جيدة للحرارة ومقاومة للتآكل، ولكن الموصلية الكهربائية منخفضة للغاية، مما يجعلها غير مناسبة للأجهزة التي تتطلب نقل طاقة عالية.

يمكن تشبيه البنية الدقيقة للسبائك الجديدة بـ"بصمة" المادة، مما يحدد كيفية تفاعلها مع عوامل مثل الحرارة، أو الإشعاع، أو التأثير الميكانيكي. بفضل وجود الليثيوم كمثبت هيكلي، يحافظ السبائك على قوتها ويتجنب التشقق حتى عند تعرضه لصدمات مستمرة في درجات حرارة عالية.

بفضل مقاومتها العالية للحرارة وعدم فقدان التوصيل الكهربائي، يمكن استخدام هذا السبائك كشفرات توربينية أو غرف احتراق في محركات نفاثة تفوق سرعة الصوت. وهذا أيضًا مجال يتم الاستثمار فيه وتطويره من قبل الولايات المتحدة والصين وروسيا.

لا يقتصر استخدام هذا السبائك على محركات الصواريخ فحسب، بل يمكن تطبيقها أيضًا على الدروع والأسلحة الكهرومغناطيسية وأجهزة الاستشعار العسكرية والأماكن التي تتطلب مواد خفيفة الوزن للغاية ومتينة للغاية وذات موصلية كهربائية جيدة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن الطاقة الحرارية، والطاقة النووية، واستغلال النفط والغاز... تتطلب معدات للعمل في ظروف قاسية. بفضل مقاومته للتآكل وقوته الميكانيكية، يمكن استخدام سبيكة النحاس والليثيوم التنتالوم كأغطية للمعدات أو مبادلات حرارية أو خطوط أنابيب مقاومة للضغط.

ورغم أن هذا السبائك الجديدة لا تزال في مرحلة المختبر، يقول الخبراء إن لديها القدرة على تغيير الطريقة التي يبني بها البشر الطائرات والمركبات الفضائية والأسلحة والأنظمة الكهربائية في العقد المقبل.

إن الجمع المتطور بين التصميم المجهري والمواد الثمينة وتكنولوجيا النانو يجعل هذا السبائك ليس مجرد اختراع علمي بل تقدماً تكنولوجياً ذا تأثير عالمي.

مينه هاي

المصدر: https://tuoitre.vn/phat-minh-ra-hop-kim-dong-cung-hon-thep-chiu-nhiet-toi-800c-20250528163731304.htm