علماء يطورون مواد "بوليمرية" يمكن أن تحل محل المعادن

تمكّن علماء من جامعة كاباردينو- بلقاريا الحكومية، بالتعاون مع باحثين روس آخرين، من تطوير مواد بوليمرية آمنة بيئياً، قادرة على استبدال المعادن بشكل كامل في الطب والطيران وصناعة السيارات وغيرها من الصناعات.

ووفقاً لمجموعة من الباحثين الروس "تبحث الصناعة الحديثة باستمرار عن طرق لتقليل وزن الهياكل المعدنية من دون فقدان متانتها"، وتُعد هذه الحلول مطلوبة بشكل خاص في مجال الطيران، حيث "يزيد كل كيلوغرام من الوزن الزائد من استهلاك الوقود، وكذلك في مجال الطب".

غالباً ما تكون المواد الحالية أقل جودة من المعادن من حيث مقاومة الحرارة والقوة الميكانيكية، مما يحدّ من إمكانية استخدامها، وفقاً للباحثين.

فقد حصل علماء من جامعة جامعة كاباردينو- بلقاريا الحكومية على مواد بوليمرية قادرة على حل هذه المشكلة، وهذه المواد قادرة على العمل في درجات حرارة قصوى تتراوح بين -100 و+300 درجة مئوية. علاوةً على ذلك، فإنّ هذه المواد الجديدة تُعد أخف وزناً بنسبة 70% من التيتانيوم، و50% من الألومنيوم، و80% من الفولاذ.

تقول سفيتلانا خاشيروفا، نائبة رئيس الجامعة للأبحاث، إنه "يمكن لموادنا أن تحل محل المعادن في مختلف الصناعات، من الطب إلى صناعة الطائرات، مما يُقلل وزن المنتجات بشكل كبير"، مضيفةً أنه "على سبيل المثال، يوفر استبدال 15 ألف مشبك معدني في طائرة بنظائر بوليمرية أكثر من مليوني روبل من تكاليف الوقود، ويُقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 80 طنًا سنوياً".

وبحسب خاشيروفا، تعتمد الطريقة الجديدة المقترحة لمعالجة الإنتاج على تكييف تقنية حقن المساحيق (PIM) مع المواد البوليمرية، وتتيح هذه الطريقة استخدام مساحيق البوليمر عالية الوزن الجزيئي كمواد خام، والتي يصعب معالجتها بالطرق التقليدية. وكانت تقنية حقن المساحيق تُستخدم سابقاً للمعادن والسيراميك فقط.

ويوضح مؤلفو الدراسة أنّ "هذا النهج في المعالجة صديق للبيئة، إذ يمنع توليد النفايات، ويختصر الوقت، ويوسع إمكانيات تصنيع الأجزاء البلاستيكية"، كما أنّ "المواد نفسها مناسبة لإعادة التدوير"، وفق الباحثين.

يقول آزامات سلونوف، الباحث الأول في مركز المواد المتقدمة وتقنيات المواد المضافة بجامعة كاباردينو- بلقاريا الحكومية: "لقد حددنا الظروف المثلى لتلبيد مساحيق البوليمر، مما سمح لنا بإنتاج منتجات ذات هندسة معقدة. وهذا يفتح آفاقاً جديدة لإنتاج قطع غيار لا يمكن إنتاجها بالطرق التقليدية مثل القولبة بالحقن أو البثق".

تتضمن الخطط الفورية للعلماء طرح 10 أنواع من البوليمرات الطبية في السوق. وتتميز هذه المواد المطورة بمتانتها وقدرتها على التعقيم المتكرر. كما أنها ستتيح إنتاج أدوات خفيفة الوزن تُسهّل عمل الجراحين أثناء العمليات الجراحية الطويلة. ولكن لم تُنتج هذه المواد في روسيا بعد.

اقرأ أيضاً: روسيا تطلق بطاريات شمسية متطورة للأقمار الصناعية