اقترحت جامعة ولاية تينيسي كيفية استبدال السكانديوم في المواد المستخدمة في بناء السفن

اقترح نيكولاي كاخيدزه، طالب دراسات عليا في كلية الفيزياء والهندسة، استخدام جسيمات نانوية من الماس أو أكسيد الألومنيوم كبديل للسكانديوم الباهظ الثمن لتقوية سبائك الألومنيوم. ستكون تكلفة المادة الجديدة أقل بأربع مرات من نظيرتها المحتوية على السكانديوم، مع خصائص فيزيائية وميكانيكية متقاربة.

تسعى العديد من شركات بناء السفن حاليًا إلى استبدال الفولاذ الثقيل بمواد خفيفة وفائقة الخفة. فبالإضافة إلى زيادة القدرة الاستيعابية، يُمكن تطبيق هذا النهج بشكل مفيد في تقليل استهلاك الوقود، وتقليل الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي، وزيادة مرونة السفينة، وتسريع تسليم البضائع. كما تهتم الشركات العاملة في قطاعي النقل والفضاء بالمواد الجديدة.

أصبحت المواد المركبة ذات مصفوفة الألومنيوم المُعدّلة بالسكانديوم بديلاً جيدًا. ومع ذلك، نظرًا لارتفاع تكلفة السكانديوم، يجري البحث بنشاط عن مُعدّل أرخص. اقترح نيكولاي كاخيدزه استبدال السكانديوم بجسيمات نانوية من الماس أو أكسيد الألومنيوم. وستكون مهمته تطوير طريقة لإدخال مساحيق النانو بشكل صحيح في مصهور المعادن.

عند إدخال الجسيمات النانوية مباشرةً في المصهور، تتجمع في تكتلات، مؤكسدة، لا مبللة، وتُشكل مسامًا حولها. ونتيجةً لذلك، تُنتج شوائب غير مرغوب فيها بدلًا من جزيئات التصلد. في مختبر المواد عالية الطاقة والخاصة بجامعة تومسك الحكومية، طوّر سيرجي فوروزتسوف مناهج علمية وتكنولوجية للتصلد المشتت للألمنيوم والمغنيسيوم، تضمن الإدخال الصحيح للجسيمات النانوية المقاومة للحرارة في المصهور، وتقضي على مشاكل قابلية البلل والطفو.

بناءً على تطوير زملائي، يقترح مشروعي الحل التالي: تُفكّك مساحيق النانو (موزعة بالتساوي) في مسحوق ألومنيوم دقيق الحجم باستخدام عدة عمليات تكنولوجية. ثم يُصنّع من هذا الخليط رباطٌ تكنولوجيٌّ ملائم للاستخدام الصناعي على نطاق صناعي. عند إدخال الرباط في المصهور، تُعالَج مجالات خارجية لتوزيع الجسيمات النانوية بالتساوي وزيادة قابلية البلل. يُحسّن الإدخال الصحيح للجسيمات النانوية الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للسبائك الأولية، كما يوضح نيكولاي كاخيدزه جوهر عمله.

يخطط نيكولاي كاخيدزه لتلقي الدفعات التجريبية الأولى من الأربطة ذات الجسيمات النانوية لإدخالها لاحقًا في المصهور بحلول نهاية عام 2020. وفي عام 2021، من المخطط الحصول على الصب التجريبي وحماية حقوق الملكية الفكرية.

تضع النسخة الأحدث من قاعدة البيانات معايير جديدة للأبحاث القابلة للتكرار، مما يوفر نهجًا موثوقًا به لـ...

مؤسسو HiLyte 3 (جوناثان فيرورنتيني، برياك بارثيس وديفيد لامبيليت) © Murielle Gerber / 2020 EPFL...

بيان صحفي صادر عن معهد ماكس بلانك لعلم الطيور. الوصول المبكر إلى منطقة التكاثر أمر بالغ الأهمية...