علماء يبتكرون “معادن حربائية” تعدل نفسها مع تغير الحرارة

أعلن فريق بحثي من جامعة “أيوا” الأميركية عن تمكنهم من تصميم تركيبة معدنية سائلة تعدل نفسها دون تدخل خارجي كلما ارتفعت درجة الحرارة، مما يحافظ عليها من التلف ويفتح الباب لتطبيقات مستقبلية واعدة في نطاق الصناعة.

 سبائك مرنة

للتوصل إلى تلك النتائج استخدم الباحثون سبيكة معدنية سائلة مكونة من ثلاثة معادن هي الغاليوم والإنديوم والقصدير مغطاة بقشرة ملساء تم تثبيتها كيميائياً.

وبحسب الدراسة الجديدة، فإنه عندما يتم تسخين تلك السبيكة السائلة يصبح السطح أكثر صلابة شيئا فشيئًا ثم يتشقق في النهاية، ويسمح ذلك للمعادن السائلة بالداخل أن تصل إلى السطح وتصبح هي سطح السبيكة الجديد.

يبدأ الأمر بالغاليوم، لكن المزيد من الحرارة يجلب الإنديوم إلى السطح أيضا، ومع الوصول إلى درجة حرارة تساوي حوالي ألف درجة مئوية يبرز القصدير إلى السطح، وبذلك تشبه تلك السبيكة الحرباء التي تتكيف بتغيير لونها كلما تغيرت بيئتها المحيطة.

وبحسب النتائج التي نشرت في الثاني من كانون الثاني بدورية “أنجيواندت كيمي” فإنه كلما اختلفت درجة الحرارة -بالصعود أو النزول- تغيرت التركيبة الكيميائية للسطح بين المعادن الثلاثة بدرجة واسعة من المرونة بحيث يشبه الأمر وكأنك تمتلك عدة سبائك وليست واحدة.

مستقبل واعد

وبحسب الدراسة الجديدة، فإنه يمكن -عبر التحكم في درجات الحرارة- أن يتحكم الفريق البحثي في المعدن البارز على سطح السبيكة، وبالتالي يمتلك قدرة على التحكم في طبيعة العمليات الكيميائية التي يمكن أن تشارك بها تلك السبائك داخل قطعة تقنية ما في أي نطاق من الهندسة إلى الحوسبة.

ويرى الباحثون من جامعة أيوا أن تلك الخصائص المتغيرة تبعا لدرجات الحرارة ليست حصرية فقط لتلك السبائك، بل هي خاصية موجودة في كل المعادن إذا وضعنا نسبا مضبوطة منها في سبائك مختلفة.

ويفتح ذلك الباب لصناعة “سبائك ذكية” يمكن التحكم في طبيعة تفاعلاتها الكيميائية بالتحكم فقط في درجات الحرارة الخاصة بها، كذلك يمكن -بحسب الدراسة- تطوير ألواح صلبة مستقبلية قادرة على التكيف مع نطاقات مختلفة لدرجات الحرارة، وبسبب طبيعتها فإنها أيضا قد تكون قادرة على التكيف مع التركيبة الكيميائية لمحيطها.