أقوى المواد على الأرض
انضم إلى Eric Smith والدكتورة إيميلي كارتر من Stanford Advanced Materials حيث يستكشفان أقوى عشر مواد عرفها العلم. بدءاً من الجرافين الثوري إلى حرير العنكبوت المذهل الذي يشبه لحاء داروين، حيث يتناولان كيف تدفع هذه المواد حدود التكنولوجيا وما يمكن أن تعنيه تطبيقاتها المستقبلية في صناعات مثل الفضاء والإلكترونيات.
المواد التي نوقشت في هذه الحلقة
- الجرافين
- أنابيب الكربون النانوية
- البولي إيثيلين فائق الوزن الجزيئي (UHMWPE)
- الزجاج المعدني
- أنابيب نانو نيتريد البورون النانوية
- اللونسدايت
- الماس
- الهلام الهوائي
- كربيد السيليكون
- حرير العنكبوت لحاء داروين
هذه الحلقة المليئة بالرؤى والابتكارات لا بد أن يستمع إليها أي شخص لديه فضول لمعرفة العلوم التي تزود عالمنا بالطاقة.
هل أنت مهتم بهذه المواد؟ أرسل استفساراً أو تواصل معنا على قنوات التواصل الاجتماعي الخاصة بنا لمعرفة المزيد.
مرحباً بكم في Stanford Advanced Materials! أنا إريك سميث. نغوص اليوم في عالم علم المواد لاستكشاف أقوى عشر مواد عرفها الإنسان. تنضم إليّ اليوم الدكتورة إيميلي كارتر، الخبيرة في هندسة المواد. مرحباً د. كارتر!
شكرا لاستضافتي! متحمسة لوجودي هنا.
دعونا نبدأ بمادة تتصدر عناوين الأخبار منذ أكثر من عقد من الزمن - الجرافين. هل يمكنك أن تخبرنا لماذا تعتبر هذه المادة رائدة جداً؟
بالتأكيد! الجرافين رقيق بشكل لا يصدق ولكنه قوي بشكل لا يصدق أيضاً. إنه عبارة عن طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة على شكل قرص عسل، وعلى الرغم من أن سمكه لا يتجاوز سمك ذرة واحدة، إلا أنه أقوى من الفولاذ بحوالي 100 مرة.
هذا مذهل! وماذا عن تطبيقاته؟ أين نرى الجرافين يستخدم اليوم أو في المستقبل؟
منذ أن تم منح جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافه في عام 2010، حدثت طفرة في الأبحاث وبراءات الاختراع. نحن نبحث في الاستخدامات المحتملة في الإلكترونيات وتخزين الطاقة وحتى الأجهزة الطبية.
مدهش! ننتقل إلى مادة رائعة أخرى - الأنابيب النانوية الكربونية. كيف يمكن مقارنتها بالجرافين؟
الأنابيب النانوية الكربونية متشابهة من حيث أنها مصنوعة أيضاً من الكربون، لكنها على شكل أنابيب أسطوانية. وهي أقوى من الفولاذ، لكنها أخف وزناً بكثير. وهي تُستخدم في كل شيء من الدروع الواقية للجسم إلى شفرات توربينات الرياح.
بالحديث عن خفة الوزن، دعنا نتحدث عن البولي إيثيلين فائق الوزن الجزيئي أو UHMWPE. ما الذي يميز هذه المادة؟
تتميز مادة UHMWPE بأنها قوية وخفيفة الوزن بشكل لا يصدق، فهي أقوى بكثير من الأسلاك الفولاذية ولكن بوزن أقل بكثير. وتُستخدم في تطبيقات مختلفة، بدءاً من معدات الحماية وحتى المنسوجات عالية الأداء.
هذا مثير للإعجاب. وماذا عن الزجاج المعدني؟ يبدو وكأنه شيء من الخيال العلمي.
الزجاج المعدني رائع لأنه يجمع بين خصائص المعادن والزجاج. فهو أقوى من الفولاذ ولا يتبلور مثل المعادن العادية، مما يجعله مفيداً في التطبيقات الفضائية والعسكرية.
مذهل! لدينا أيضًا أنابيب نانو نيتريد البورون النانوية في قائمتنا. كيف تختلف هذه الأنابيب عن الأنابيب النانوية الكربونية؟
تتشابه أنابيب نانو نيتريد البورون النانوية في التركيب ولكن لها خصائص كيميائية مختلفة. كما أنها أفضل في تحمل درجات الحرارة العالية ولها خواص حرارية وميكانيكية ممتازة.
قبل أن نختتم، دعونا نتطرق إلى عدد قليل آخر - اللونسدايت والماس والأيروجيل. ما مدى ملاءمتها لهذه المجموعة؟
اللونسدايت هو شكل سداسي من الماس، مما يجعله أكثر صلابة من الماس التقليدي. يشتهر الماس نفسه بصلابته، مما يجعله مثاليًا لأدوات القطع. أما الأيروجيل، من ناحية أخرى، فهو خفيف للغاية ولكنه قوي، وغالبًا ما يُستخدم للعزل والتطبيقات المتقدمة الأخرى.
أخيرًا، دعونا لا ننسى كربيد السيليكون وحرير العنكبوت لحاء داروين.
كربيد السيليكون هو مادة شبه موصلة ذات توصيل حراري ممتاز، وتستخدم في الإلكترونيات عالية الأداء. وفي الوقت نفسه، فإن حرير عنكبوت لحاء داروين هو أقوى مادة بيولوجية درسناها على الإطلاق - أقوى 10 مرات من الكيفلر!
يا لها من تشكيلة رائعة! شكراً، دكتور كارتر، على هذا الغوص العميق في أقوى المواد التي عرفها الإنسان. هل من أفكار أخيرة؟
فقط أن عالم علم المواد يتطور باستمرار، ومن المثير أن نرى كيف ستشكل هذه المواد المستقبل.
بالتأكيد! أشكركم على متابعتكم لبرنامج Stanford Advanced Materials. إذا كنتم قد استمتعتم بهذه الحلقة، تأكدوا من الاشتراك وترك تعليق. أنا Eric Smith. حتى المرة القادمة!
