سبيكة نحاس مُدمجة مع التنتالوم والليثيوم: جيل جديد من المواد الفائقة. قد يُشكّل هذا أساسًا لجيل جديد من المواد في صناعات الطيران والفضاء والدفاع والتكنولوجيا المتقدمة - صورة: 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.
تتميز هذه السبائك ببنيتها النانوية ثلاثية الطبقات: رواسب نحاس الليثيوم المكعبة المستقرة محصورة بين طبقتين من التنتالوم، وهو معدن معروف بمقاومته للتآكل والحرارة. هذه البنية الدقيقة هي التي تُمكّن المادة من تحمل درجات حرارة تصل إلى 800 درجة مئوية (1472 درجة فهرنهايت) وإجهاد أقصى يبلغ 1120 ميجا باسكال في درجة حرارة الغرفة، أي أعلى بنحو 50% من الفولاذ القياسي.
في السابق، كانت المنتجات المصنعة في صناعة المواد تتميز عادةً بإحدى ميزتين فقط: المتانة أو الموصلية الكهربائية الجيدة. كان على المنتجات عالية المتانة أن تقلل أو تزيل قدرتها على توصيل الكهرباء، والعكس صحيح. أما اختراع السبائك الجديد، فقد كسر هذا الحد، فاتحًا عصرًا جديدًا للمواد "متعددة الاستخدامات": موصلية كهربائية جيدة كالنحاس، وقوة كالفولاذ، ومقاومة للحرارة كالنيكل، كل ذلك 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، يتطلب الأمر مادةً موصلةً ومقاومةً للحرارة ومتينةً لفترات طويلة. المادة المستخدمة حاليًا هي سبائك النيكل الفائقة، التي تتميز بمقاومة جيدة للحرارة والتآكل، إلا أن موصليتها الكهربائية منخفضة جدًا، مما يجعلها غير مناسبة للأجهزة التي تتطلب نقل طاقة عالية.
يمكن تشبيه البنية الدقيقة للسبائك الجديدة بـ"بصمة" المادة، إذ تحدد كيفية تفاعلها مع عوامل مثل الحرارة والإشعاع والصدمات الميكانيكية. بفضل وجود الليثيوم، الذي يعمل كمثبت هيكلي، تحافظ السبيكة على متانتها وتمنع التشقق حتى عند تعرضها المستمر لدرجات حرارة عالية.
بفضل مقاومته العالية للحرارة وعدم فقدانه للتوصيل الكهربائي، يُمكن استخدام هذا السبائك كشفرات توربينية أو غرف احتراق في محركات نفاثة تفوق سرعة الصوت. وهو مجالٌ تستثمر فيه 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، تتطلب الطاقة الحرارية، والطاقة النووية، واستغلال النفط والغاز، جميعها معداتٍ للعمل في ظروفٍ قاسية. بفضل مقاومتها للتآكل ومتانتها الميكانيكية، يُمكن استخدام سبيكة النحاس والليثيوم التنتالوم كأغلفةٍ للمعدات، أو مبادلاتٍ حرارية، أو خطوط أنابيب مقاومةٍ 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.
المصدر: https://tuoitre.vn/phat-minh-ra-hop-kim-dong-cung-hon-thep-chiu-nhiet-toi-800c-20250528163731304.htm
تعليق (0)