مـلـتـقـى الـتـدريـب الـعـربـي

  post #15  
قديم 13-10-2010, 09:39 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

المواد المتراكبه Composite Material



المادة المركبة هي مادة تتكون من مادتين مختلفتين على الأقلّ, شرط أن لا يتم ذوبان أحد الأجسام بالتقائه بالجسم الآخر وأن تكون قابلية الانضمام بينهم عالية و أن لا تختلف اختلافاً كبيراً في الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية.









نسيج من خيوط الكربون يستعمل لاحقاً في صناعة المواد المركبة.












الخشب الرقائقي



الخلفية التاريخية

استعمل المصريون القدماء المواد المركبة في البناء عن طريق خلط الطين بالتبن. في الحياة اليومية يتم ذلك في : الأثاث المنزلي يتكون و لو جزئياً من الخشب الرقائقي ، الجدران تتكون من اسمنت و تراب و حصى, ماص الصدمات في هيكل السيارة هو خليط من ألياف اصطناعية و عجينة من البلاستيك, تطبيقات تمهيد الطرق الخ.

أهم المواد المركبة

يتم استعراضها بذكر اسم الألياف المكونة للمواد المركبة:
1. ألياف الزجاج: تستعمل في تصنيع الأجهزة الرياضية وحمامات السباحة والسيارات
2. ألياف الكربون: تستعمل خاصة في الصناعات الجوفضائية, و هي غالية الثمن, وهي تستخدم على نطاق واسع في الألواح الشمسية ومولدات الطاقة الهوائية.
3. الخشب الرقائقي
4. الاسمنت المسلح في الهندسة المدنية
5. الاراميد:يستعمل في الملابس الواقية من الرصاص و الحماية من الآلات الحادة.
الجلار (الجيم المصريه) : خليط من ألياف الزجاج و الالومنيوم


مادة التقوية

Reinforcement هي الهيكل الذي يتحمل القوى الميكانكية. و يمكن أن يتمثل في عدة أشكال: ألياف قصيرة أو ألياف طويلة مسترسلة وذلك حسب الاستخدام المناط.

المادة الأساس

Matrix هدف استعمال المادة الأساس هو إيصال المجهود الميكانيكي إلى مادة التقوية. و هي تضمن حماية مادة التقوية من العوامل الخارجية.
نتبين وجود ثلاث أنواع من مواد الأساس:
المواد المركبة ذات مادة الأساس العضوية
يتم فيها استعمال البوليمير كالبوليستر, الفينول ، الفينيل استر, البوليبروبيلين ، البولي أكريليك إلخ
المواد المركبة ذات مادة الأساس الخزفية
للتطبيقات المتقدمة في الجوفضاء وفي المجال العسكري والنووي .
المواد المركبة ذات مادة الأساس المعدنية
في هذه الحالة: تكون مادة الأساس معدنية (ألومنيوم ، زنك ، مغنزيوم ، نيكل) و مادة التقوية معدنية أو خزفية


المواد المركبة ودورها في صناعة الطائرات

المميزات

تفوقت المواد المركبة (composite materials) على المواد الإنشائية التقليدية في كثير من المجالات وذلك بسبب:
1. متانة أكبر بكثير من متانة المواد الإنشائية التقليدية
2. سهولة تشكيل الأشكال المعقدة وبأحجام وأبعاد كبيرة
3. خفة الوزن بشكل كبير بدون التأثير على خواص المتانة.
4. انخفاض معدلات التعب والزحف والعسو إلى مرحلة يمكن اعتبارها غير موجودة نهائياً
5. مقاومة حرارية عالية (بالنسبة لخلائط السيراميك.
6. مقاومة أكبر للمواد الكيميائية والعوامل الجوية (لا تصدأ)
7. ممانعة هائلة لعدم انتشار الشقوق الذي قد يحدث نتيجة للاهتزاز، وبالتالي فهي ممتازة كمحاور دورانية

هذه الأسباب كلها دفعت بالمواد المركبة إلى أعلى القائمة وجعلتها العنصر المفضل في إنشاء الطائرات، وعلى الرغم من ذلك فإن الطائرات في يومنا هذا لا تزال تحتوي الكثير من العناصر الإنشائية العادية إلا أن المستقبل القريب يبشر بإمكانات أوسع للمواد المركبة. فيما يلي مخطط بسيط لإظهار كيفية تقدم استخدام المواد المركبة في إنشاء الطائرات.


المساوئ

1. تغير خواصها الميكانيكية والفيزيائية بشكل أسرع من المواد التقليدية تحت الظروف المختلفة.
2. عمرها أقصر من عمر المواد التقليدية
3. مقاومتها الحرارية لا تزال منخفضة (رغم وجود دراسات حالية تجري بهذا الشأن، يكفي بأن نقول بأن مقدمة المكوك الفضائي مصنوعة من المواد المركبة وهي التي تتحمل القسم الأكبر الناتجة عن طاقة الاحتكاك مع الغلاف الجوي حال عودته إلى الأرض)
4. مواد كيميائية مضرة بالبيئة غالباً لا يمكن إعادة تصنيعها ويصعب التخلص منها



الألياف الزجاجية (بالإنجليزية: Fiberglass) (وتدعى الزجاج الليفي) هي مادة مصنوعة من ألياف رفيعة جداً من الزجاج. وهذه الألياف قد تكون أدق من الشعر البشري بمرات كثيرة، وهي في مظهرها وملمسها كالحرير. والألياف الزجاجية المرنة أقوى من الصلب ولا تحترق أو تتمدد أو تصدأ أو تبهت.
ظهرت تقنية تسخين و تشكيل الزجاج علي مدى آلاف السنين فالمصريون في عصور ما قبل الميلاد استخدموه للزخرفة، ومع ذلك استخدام هذه الألياف أصبح منتشراً مؤخراً، وفي عام 1893م قام إدوارد درموند ليبي (بالإنجليزية: Edward Drummond Libbey) بعرض ثوب مصنوع من ألياف من الحرير وألياف زجاجية.
وعبر تجارب أجريت من عام 1931م إلى عام 1939م، تمكنت شركتان أمريكيتان هما شركة زجاج إيلينوي أوينز، وشركة كورننج للأعمال الزجاجية من تطوير طرق عملية لصناعة الألياف الزجاجية بكميات تجارية.




حزمة من الألياف الزجاجية


التشكيل


الألياف الزجاجية تتشكل عندما تتحول جدائل رقيقة من السيليكا (أو أي صيغة أخري من الزجاج) إلي العديد من الألياف بأقطار صغيرة ،تجعلها مناسبة لعملية النسج. عندما يصبح الزجاج ليف يكون له تركيب بلوري صغير.
إن خواص التشكيل للزجاج في حالته الناعمة تشبه كثيراً خواصه عندما ينسج إلى الياف. هناك نوعان من الألياف الزجاجية الأكثر استعمالاً وهما : S-glass و E-glass . E-glass لديه خاصية عزل ممتازة فهو قادر على تحمل حتى درجة حرارة 815 درجة مئوية. أما S-glass فله قابلية عالية للشد وهو اصلب من E-glass .



التركيب الكيميائي


إن أساس النسيج للألياف الزجاجية هو السيليكا SiO2. في شكله الصافي يوجد كمبلمر SiO2)n). ولايوجد درجة انصهار حقيقية للألياف الزجاجية لكنها تلين عند درجة حرارة 2000 درجة مئوية.

مراحل التصنيع


الانصهار


هناك نوعان رئيسيان لصناعة الألياف الزجاجية ، وهناك منتجان رئيسيان ايضاً.
تصنع الألياف إما عن طريق عملية الانصهار المباشر أو عن طريق عملية إعادة صهر قطع كروية زجاجية صغيرة. وكلتا الطريقتين تبدأ بمواد أولية في الشكل الصلب. يتم خلط المواد الخام ببعضها وتصهر في فرن. ثم في طريقة صهر القطع الكروية الصغيرة، تأخذ المواد المنصهرة من الفرن ثم تصق وتطوي إلي كرات صغيرة ثم تبرد وتغلف. ثم تُأخذ الكرات الزجاجية لمصنع تصنيع الألياف حيث تعبأ في علب ويعاد صهرها مرة أخرى في فرن كهربائي خاص. ثم تنساب المادة المصهورة عبر ثقوب صغيرة جداً لتتحول إلى الياف.أما في طريقة الصهر المباشر، يؤخذ الزجاج المصهور مباشرة من الفرن إلى آلة الكبس لتتشكل إلى ألياف.



التشكيل


آلة الكبس هو الجزء الأكثر أهمية في الالآت. هذا الفرن المعدني الصغير الذي يحتوي على خراطيم ليتشكل من خلالها الليف. وفي الغالب تقريباً يصنع من البلاتين مخلوطاً مع الراديوم ليكسبه المتانة. حيث يسقط الزجاج المصهور على أسطوانة تدور منطوية على مكوكات، كما تُطوى الخيوط على البكرات. ولأن الأسطوانة تدور بسرعة أكبر من السرعة التي ينساب بها الزجاج فإن هناك شَدَّادة، تشد الألياف وتطيلها إلى أن تتخذ شكل حبال دقيقة ثابتة. وتستطيع الأسطوانة أن تسحب 3,2كم من الألياف في الدقيقة الواحدة. ويمكن سحب أكثر من 150كم من الألياف من كرية زجاجية واحدة ذات قطر طوله 16مم. ويُمكن لف الألياف معاً في شكل خيوط وحبال، كما يمكن غزل الخيوط في نسيج وشرائط وأنواع أخرى من الأقمشة. أما في عملية الصهر المباشر، تُحذف خطوات صناعة الكريات الزجاجية.

الأستخدامات


يستخدم في صناعة السجاد، والعزل للصوت والحرارة، (فالهواء المحجوز بين الألياف يجعل منها مادة عازلة جيدة) و صناعة الأنسجة المقاومة للحرارة، ويتسخدم في صناعة أنسجة مقاومة للتآكل وأنسجة عالية القوة. ومجموعات الألياف الزجاجية المتموجة كثيرة الأستعمال أيضا في صناعة الستائر الخارجية وبناء البيوت الزجاجية.
ولدائن الألياف الزجاجية المقوّاة متينة جداً وخفيفة الوزن، ويمكن صياغتها في قوالب وتشكيلها وصَبَّها لاستعمالات مختلفة. ويَستعْمِل المُصنعون لدائن الألياف الزجاجية المقوّاة في صناعة هياكل السيارات والقوارب، وفي إطارات النوافذ وصنانير صيد السمك، وأجزاء من المَرْكبات الفضائية. والألياف المُستعملة لتقوية اللدائن من الممكن أن تكون مغزولة معها أو مخلوطة بها أو مجدولة في خيوط منفردة. وبناء على الشكل المستعمل منها، يتوقف نوع وسعر المنتجات النهائية.

رد مع اقتباس

Sponsored Links
  post #16  
قديم 13-10-2010, 09:40 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

التقانه النانويه Nanomaterials




التقانة النانوية (بالإنجليزية: Nanotechnology) أو تقنية المنمنمات هي دراسة ابتكار تقنيات و وسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر. عادة تتعامل التقانة النانوية مع قياسات بين 0.1 إلى 100 نانومتر. و هذا التحديد بالقياس يقابله اتساع في طبيعة المواد المستخدمة فالتقانة النانوية تتعامل مع أي ظواهر أو بنى على المستوى النانوي . مثل هذه الظواهر النانوية يمكن ان تتضمن تقييد كموميquantum confinement التي تؤدي إلى ظواهر الكترومغناطيسية و بصرية جديدة للمادة التي تقع في الوسط بين الجزيئات النانوية و المادة الصلبة الضخمة . تتضمن الظواهر النانوية أيضا تأثير جيبس-تومسون - و هو انخفاض درجة انصهار مادة ما عندما يصبح قياسها نانويا ، اما عن البنى النانوية فأهمها الأنابيب النانوية الكربونية.
تستخدم بعض الكتابات الصحفية أحيانا مصطلح (تكنولوجيا الصغائر) رغم عدم دقته فهو لا يحدد مجاله في التقانة النانوية أو الميكروية إضافة إلى التباس كلمة صغائر مع الجسيمات و الدقائق Particles .



العلوم النانوية و التقانة النانوية احدى امتدادات علوم المواد و اتصالات هذه العلوم مع الفيزياء ، الهندسة الميكانيكيةالهندسة الحيوية ، و الهندسة الكيميائية تشكل تفرعات و اختصاصات فرعية متعددة ضمن هذه العلوم.
تعرّف التقنية النانوية بأنها تطبيق علمي يتولى إنتاج الأشياء عبر تجميعها من مكوناتها الأساسية، مثل الذرة والجزيء. وما دامت كل المواد المكونة من ذرات مرتصفة وفق تركيب معين، فإننا نستطيع أن نأخذ أي ذرة ونرصفها إلى جانب أخرى بطريقة مختلفة عما هي عليه في الأصل، وهكذا نستطيع صنع كل شيء ومن أي شيء تقريبا. وتكمن صعوبة التقنية النانوية في مدى إمكانية السيطرة على الذرات بعد تجزيء المواد المتكونة منها. كما أن صعوبة التوصل إلى قياس دقيق عند الوصول إلى مستوى الذرة يعد اعتراضًا آخر يواجه هذا العلم الجديد الناشئ.









النانو تكنولوجي

لقد كان التطور التكنولوجي الهائل هو السمة الفريدة في القرن العشرين الذي ودعناه قبل بضع سنوات ، و قد أجمع الخبراء على أن أهم تطور تكنولوجي في النصف الأخير من القرن الحالي هو اختراع الكترونيات السيليكون ، فقد أدى تطويرها إلى ظهور ما يسمى بالشرائح الصغرية أو الـ(MicroChips) والتي أدت إلى ثورة تقنية في جميع المجالات كالاتصالات و الحواسيب والطب وغيرها . ففي عام 1950لم يوجد غير التلفاز الأبيض و الأسود ، وكانت هناك فقط عشرة حواسيب في العالم أجمع ، ولم تكن هناك هواتف نقالة أو ساعات رقمية أو الانترنت ، كل هذه الاختراعات يعود الفضل فيها إلى الشرائح الصغرية و التي أدى ازدياد الطلب عليها إلى انخفاض أسعارها بشكل سهل دخولها في تصنيع جميع الالكترونيات الاستهلاكية اللتي تحيط بنا اليوم . و خلال السنوات القليلة الفائتة ، برز إلى الأضواء مصطلح جديد ألقى بثقله على العالم وأصبح محط الاهتمام بشكل كبير ، هذا المصطلح هو "تكنولوجيا النانو" .

فهذه التقنية الواعدة تبشر بقفزة هائلة في جميع فروع العلوم والهندسة ، ويرى المتفائلون أنها ستلقي بظلالها على كافة مجالات الطب الحديث و الاقتصاد العالمي و العلاقات الدولية وحتى الحياة اليومية للفرد العادي فهي و بكل بساطة ستمكننا من صنع أي شيء نتخيله وذلك عن طريق صف جزيئات المادة إلى جانب بعضها البعض بشكل لا نتخيله وبأقل كلفة ممكنة ، فلنتخيل حواسيباً خارقة الأداء يمكن وضعها على رؤوس الأقلام والدبابيس ، ولنتخيل أسطولا من الروبوتات النانوية الطبية والتي يمكن لنا حقنها في الدم أو ابتلاعها لتعالج الجلطات الدموية و الأورام والأمراض المستعصية .
والنانو هي مجال العلوم التطبيقية والتكنولوجيا تغطي مجموعة واسعة من المواضيع. توحيد الموضوع الرئيسي هو السيطرة على أي أمر من حجم اصغر واحد ميكروميتر ، كذلك تصنيع الأجهزة نفسه على طول هذا الجدول. وهو ميدان متعدد الاختصاصات العالية ، مستفيدا من المجالات مثل علم صمغي الجهاز مدد الفيزياء والكيمياء. هناك الكثير من التكهنات حول ما جديد العلم والتكنولوجيا قد تنتج عن هذه الخطوط البحثية. فالبعض يرى النانو تسويق مصطلح يصف موجودة من قبل الخطوط البحوث التطبيقية إلى اللجنة الفرعية حجم ميكرون واسع. رغم بساطة ما لهذا التعريف ، النانو علميا تضم مختلف مجالات التحقيق. النانو يتخلل مجالات عديدة ، بما فيها العلوم والكيمياء والبيولوجيا والفيزياء التطبيقية. فانه يمكن أن يعتبر امتدادا للعلوم في القائمة ، تقدر إما إعادة صياغة العلوم القائمة باستخدام احدث وأكثر الوسائل عصرية. فهناك نهجين رئيسيين تستخدم تكنولوجيا النانو : فهو "القاعدة" التي هي مواد وأدوات البناء من الجزيئات التي تجمع بينها عناصر كيميائيه تستخدم مبادئ الاعتراف الجزيئي ؛ الآخر "من القمة إلى القاعدة" التي تعارض هي نانو مبنى أكبر من الكيانات دون المستوى الذري. زخم النانو نابعة من اهتمام جديد بالعلوم إضافة الى جيل جديد من الأدوات التحليلية مثل مجهر القوة الذرية (ساحة) ومسح حفر نفق المجهر (آلية المتابعة. العمليات المشتركة و المكررة مثل شعاع الإلكترون والطباعة الحجرية هاتين الأداتين في التلاعب المتعمد










أنبوب نانوي لكاربون الدوار




ماهو النانو


يعني مصطلح نانو الجزء من المليار ؛ فالنانومتر هو واحد على المليار من المتر و لكي نتخيل صغر النانو متر نذكر ما يلي ؛ تبلغ سماكة الشعرة الواحدة للإنسان 50 ميكرومترا أي 50,000 نانو متر, وأصغر الأشياء التي يمكن للإنسان رؤيتها بالعين المجردة يبلغ عرضها حوالي 10,000 نانو متر ، وعندما تصطف عشر ذرات من الهيدروجين فإن طولها يبلغ نانو مترا واحدا فيا له من شيء دقيق للغاية.



قد يكون من المفيد أن نذكر التعاريف التالية:
  • مقياس النانو : يشمل الأبعاد التي يبلغ طولها نانومترا واحدا إلى غاية الـ100 نانو متر
  • علم النانو : هو دراسة المبادئ الأساسية للجزيئات والمركبات التي لا يتجاوز قياسه الـ100 نانو متر.
  • تقنية النانو : هو تطبيق لهذه العلوم وهندستها لإنتاج مخترعات مفيدة.
الأمر الفريد في مقياس النانو أو الـ”Nano Scale” هو أن معظم الخصائص الأساسية للمواد و الآلات كالتوصيلية والصلابة ونقطة الانصهار تعتمد على الحجم (size dependant) بشكل لا مثيل له في أي مقياس آخر أكبر من النانو ، فعلى سبيل المثال السلك أو الموصل النانوي الحجم لا يتبع بالضرورة قانون أوم الذي تربط معادلته التيار والجهد والمقاومة ، فهو يعتمد على مبدأ تدفق الالكترونات في السلك كما تتدفق المياه في النهر ؛ فالالكترونات لا تستطيع المرور عبر سلك يبلغ عرضه ذرة واحدة بأن تمر عبره إلكترونا بعد الآخر. إن أخذ مقياس الحجم بالاعتبار بالإضافة إلى المبادئ الأساسية للكيمياءوالفيزياء والكهرباء هو المفتاح إلى فهم علم النانو الواسع.




تحديات تواجه النانو


عودة إلى موضوع الشرائح الصغرية ، قد يكون من المناسب أن نذكر القانونين التجريبين الذين وضعهما جوردون مور رئيس شركة إنتل العالمية ليصف بهما التغير المذهل في الكترونيات الدوائر المتكاملة .
فقانون مور الأول ينص على أن المساحة اللازمة لوضع الترانزيستور في شريحة يتضاءل بحوالي النصف كل 18 شهرا . هذا يعني أن المساحة التي كانت تتسع لترانزستور واحد فقط قبل 15 سنة يمكنها أن تحمل حوالي 1’000 ترانزستور في أيامنا هذه ، ويمكن توضيح القانون بالنظر إلى الرسم البياني التالي :
قانون مور الثاني يحمل أخبارا قد تكون غير مشجعة ؛ كنتيجة طبيعية للأول فهو يتنبأ بأن كلفة بناء خطوط تصنيع الشرائح تتزايد بمقدار الضعف كل 36 شهرا.
إن مصنعي الشرائح قلقون بشأن ما سيحدث عندما تبدأ مصانعهم بتصنيع شرائح تحمل خصائصاً نانوية . ليس بسبب ازدياد التكلفة الهائل فحسب ، بل لأن خصائص المادة على مقياس النانو تتغير مع الحجم ، ولا يوجد هناك سبب محدد يجعلنا نصدق أن الشرائح ستعمل كما هو مطلوب منها ، إلا إذا تم اعتماد طرق جديدة ثورية لتصميم الشرائح المتكاملة . في العام 2010 سوف تصبح جميع المبادئ الأساسية في صناعة الشرائح قابلة للتغيير و إعادة النظر فيها بمجرد أن نبدأ بالانتقال إلى الشرائح النانوية منذ أن وضع مور قانونيه التجريبيين ، إن إعادة تصميم و صناعة الشرائح لن تحتاج إلى التطوير فحسب ؛ بل ستحتاج إلى ثورة تتغير معها المفاهيم والتطلعات. هذه المعضلات استرعت انتباه عدد من كبرى الشركات و جعلتهم يبدؤون بإعادة حساباتهم وتسابقهم لحجز موقع استراتيجي في مستقبل الشرائح النانوية.


تطبيقات النانو تكنولوجي

يمكن من خلال تقنية النانو تكنولوجي صنع سفينة فضائية في حجم الذرة يمكنها الإبحار في جسد الإنسان لإجراء عملية جراحية والخروج من دون جراحة ، كما تستطيع الدخول في صناعات الموجات الكهرومغناطيسية التي تتمكن بمجرد ملامستها للجسم على إخفائه مثل الطائرة أو السيارة ومن ثم لا يراها الرادار ويعلن اختفاءها . كما تتمكن من صنع سيارة في حجم الحشرة وطائرة في حجم البعوضة وزجاج طارد للأتربة وغير موصل للحرارة وأيضا صناعة الأقمشة التي لا يخترقها الماء بالرغم من سهولة خروج العرق منها. و قد ورد في بعض البرامج التسجيلية أنه يمكن صناعة خلايا أقوى 200 مرة من خلايا الدم و يمكنك من خلالها حقن جسم الانسان بـ 10 % من دمه بهذه الخلايا فتمكنه من العدو لمدة 15 دقيقة بدون تنفس !! .

الصناعه التي بدأت فعلا

دخلت صناعة النانو حيز التطبيق في مجموعه من السلع التي تستخدم نانو جزيئات الأكسيد على أنواعه "الألمنيوم والتيتانيوم وغيرها " . خصوصا في مواد التجميل والمراهم المضادة للأشعة . فهذه النانو جزيئات تحجب الاشعه فوق البنفسجية UVكلها ويبقى المرهم في الوقت نفسه شفافا وتستعمل في بعض الألبسة المضادة للتبقع .
وقد تمكن باحثون في جامعة هانج يانج في سيئوول من إدخال نانو الفضه إلى المضادات الحيوية . ومن المعروف أن الفضة قادرة على قتل حوالي 650 جرثومة دون أن تؤذي الجسم البشري .
وسينزل عملاق الكمبيوتر "هاولت باكارد " قريبا إلى السوق رقاقات يدخل في صنعها نانو اليكترونات قادرة على حفظ المعلومات أكثر بآلاف المرات من الذاكرة المو جوده حاليا . وقد تمكن باحثون في IBM وجامعة كولومبيا وجامعة نيو أورليانز من تملق وجمع جزيئين غير قابلين للاجتماع إلى بلور ثلاثي الأبعاد . وبذلك تم اختراع ماده غير موجودة في الطبيعة " ملغنسيوم مع خصائص مولده للضوء مصنوعة من نانو " و " أوكسيد الحديد محاطا برصاص السيلينايد " . وهذا هو نصف موصل للحرارة قادر على توليد الضوء. وهذه الميزة الخاصة لها استعمالات كثيرة في مجالات الطاقة والبطاريات . وقد أوردت مجله الايكونوميست مؤخرا أن الكلام بدأ عن ماده جديدة مصنوعة من نانو جزيئات تدعى قسم " Quasam " ( كأنها كلمه عربيه )تضاف إلى البلاستيك والسيراميك والمعادن فتصبح قويه كالفولاذ خفيفة كالعظام وستكون لها استعمالات كثيرة خصوصا في هيكل الطائرات والأجنحة ، فهي مضادة للجليد ومقاومه للحرارة حتى 900درجه مئوية
وأنشأت شركة كرافت Kraft المتخصصة في الأغذية السنة الماضية اتحاد الأقسام البحوث العلمية لاختراع مشروبات مبرمجه . فقريبا يمكننا شراء مشروب لا لون له ولا طعم يتضمن نانو جزيئات للون والطعم عندما نضعه في المكروييف على تردد معين يصبح عندنا عصير ليمون وعلى تردد آخر يصبح هو نفسه شراب التفاح ، وهكذا.
ويقول الدكتور اريك دريكسلر " ليس هناك من حدود ، استعدوا للرواصف الذين سيبنون كل شيء . من أجهزة التلفزيون إلى شرائح اللحم بواسطة تركيب الذرات ومركباتها واحده واحده كقطع القرميد ، بينما سيتجول آخرون في أجسامنا وفي مجارى الدم محطمين كل جسم غريب أو مرض عضال ، وسيقومون مقام الإنزيمات والمضادات الحيوية الموجودة في أجسامنا . وسيكون بإمكاننا إطلاق جيش من الرواصف غير المرئية لتتجول في بيتنا على السجاد والرفوف والأوعية محوله الوسخ والغبار إلى ذرات يمكن إعادة تركيبها إلى محارم وصابون وأي شيء آخر بحاجه إليه " .
وقد أحدث برنامج في الولايات المتحدة باسم مبادرة تقانة نانوية أمريكية لتنسيق الجهود المتعددة في هذا الحقل العلمي الجديد .

انتقادات وردود


تحصل دوما عند كل تطور علمي أو تكنولوجي إنتقادات وتنتشر المخاوف . كما حصل في الثورة الصناعية الأولى وعند اختراع الكمبيوتر وظهور الهندسة الوراثية وغيرها . تتركز الانتقادات هنا على عنصرين : الأول هو أن النانو جزيئات صغيره جدًا إلى الحد الذي يمكنها من التسلل وراء جهاز المناعة في الجسم البشري ، وبإمكانها أيضًا أن تنسل من خلال غشاء خلايا الجلد والرئة ، وما هو أكثر إثارة للقلق أن بإمكانها أن تتخطى حاجز دم الدماغ !. في سنة 1997م أظهرت دراسة في جامعة أكسفورد أن نانو جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم الموجودة في المراهم المضادة للشمس أصابت الحمض النووي DNA للجلد بالضرر. كما أظهرت دراسة في شهر مارس الماضي من مركز جونسون للفضاء والتابع لناسا أن نانو أنابيب الكربون هي أكثر ضررًا من غبار الكوارتز الذي يسبب السيليكوسيس وهو مرض مميت يحصل في أماكن العمل . الثاني من المخاوف هي أن يصبح النانو بوت ذاتي التكاثر, أي: يشبه التكاثر الموجود في الحياة الطبيعية فيمكنه أن يتكاثر بلا حدود ويسيطر على كل شيء في الكره الأرضية. وقد بدأت منظمات البيئة والصحة العالمية تنظم المؤتمرات لبحث هذه المخاطر بالذات . وعقد اجتماع في بروكسل في شهر يونيو من عام 2008 برئاسة الأمير تشارلز ، وهو أول اجتماعٍ عالميٍّ ينظم لهذا الهدف، كما أصدرت منظمة غرين بيس مؤخرًا بيانا تشير فيه إلى أنها لن تدعو إلى حظر على أبحاث النانو. ومهما كان، فالإنسان على أبواب مرحلةٍ جديدةٍ تختلف نوعياً من جميع النواحي عما سبقها جديدة بايجابياتها وكبيره بسلبياتها وكما يقول معظم العلماء: " لا يمكن لأي كان الوقوف في وجه هذا التطور الكبير، فلنحاول تقليص السلبيات ".



رد مع اقتباس
  post #17  
قديم 13-10-2010, 09:40 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

المواد الحيويه Biomaterials


يشير المصطلح مادة حيوية (بالإنجليزية: Biomaterial) إلى المواد المصنعة والتي تستخدم في صناعة الأطراف الصناعية أو الأجهزة الطبية الأخرى من أجل زراعتها في جسم الإنسان والتي سوف تكون في تماس مباشر مع أنسجة الجسموأعضاءه (مثال: أنابيب آلة نقل الدم من القلب إلى الرئتين).
على الرغم من التقدم الكبير الحاصل في علم المواد، تبقى التقنية المعاصرة قاصرة عن تقديم أي مادة صنعية قابلة لتعويض أي جزء من الجسم الحي. على الرغم من وجود الكثير من الحلول الموجودة حالياً في استعمال بعض المواد في استبدال الأعضاء إلا أنه لا يمكن التوقع أبداً أن يعمل العضو البديل بنفس كفاءة العضو الأصلي. على سبيل المثال من الممكن استبدال جزء من عظم بجزء مصنع من سبيكةالتيتانيوم التي لها متانة أعلى من العظم الأصلي إلا أنها تفتقد لخواص العظم في التأقلم على الحمولات المختلفة أو إصلاح التعب الميكانيكي الحاصل فيه بسبب الاستخدام عبر الزمن.


تاريخ





من الممكن تقسيم تاريخ تطور المادة الحيوية إلى ثلاث مراحل:
  • المرحلة الثالثة بدأت منذ عام 1925 وحتى يومنا هذا، وبسبب التطور الكبير الحاصل في مختلف فروع الجراحة حصل ثلاث تطورات رئيسية على المواد الحيوية:
1. تطوير مادة كروم الكوبالت وسبائك الصلب بين ثلاثينات وأربعينات القرن العشرين
2. تطوير كيمياء البولميرات والبلاستيك بين الأربعينات والخمسينات
3. تطوير طرق انتاج البنسلين والمضادات الحيوية بكميات كبيرة، مما ساعد على تقليل الالتهابات التي تحدث بعد العمليات الجراحية.

مشاكل الأجهزة المزروعة

هناك العديد من المشاكل التي يجب على المواد الحيوية التغلب عليها منها:
1. يجب أن تكون المادة قابلة للتشكيل بالشكل المناسب بطريقة اقتصادية بدون تدني الخصائص الميكانيكية لها.
2. يجب أن لا تصدأ المواد بسبب تأثير سوائل الجسم، وهذه الخاصية ستؤدي لحماية المادة من التآكل الكيميائي والاحتكاكي
3. يجب أن لا تكون المادة سامة للمريض، وعليه يجب أن لا يدخل فيها أي مواد سامة، أو أن تكون هذه المواد مستقرة داخل المادة بشكل لا تخرج معه
4. يجب أن يكون من السهل تعقيم المادة الحيوية (باستخدام البخار، الإشعاع، أو غازأكسيد الإتيلين)
5. يجب أن لا تنكسر المادة، إما بسبب الحمولات الفجائية الغير متوقعة، أو بسبب التعب بسبب التطبيق المتكرر للحمولات
6. يجب أن تكون خصائص المتانة والتعب متلائمة مع شكل العضو لتلائم الإجهاد المسموح، خصوصاً عند نقاط تركيز الإجهاد
7. يجب أن تعمل المادة لسنوات طويلة وليس فقط لسنة أو سنتين
8. يجب أن لا يؤدي تراكم الأيونات السامة التي من الممكن أن تنتج إلى أن تؤدي إلى تسمم أنسجة أو التهابات
9. يجب أن لا تنقل أنسجة الاتصال الإجهاد الحاصل فيها إلى الأنسجة المحيطة بها
10. يجب أن تصنع الأعضاء من مواد قابلة للإزالة والاستبدال في حال عطلها أو فشلها

المواد الحيوية الشائعة الاستخدام

من الممكن تقسيم المواد الحيوية المصنعة بشكل أساسي إلى معادن، بولميرات، مواد سيراميكية و مركبات كربون. كل من هذه الأصناف من الممكن أن تحوي على العديد من المواد بأشكال مختلفة، مثل المواد الصلبة، الأغشية، الألياف، أو الطلاء. وتكون باستعمالات مختلفة منها الاستبدال الهيكلي للأعضاء، أو إصلاح الأعضاء التي تقوم بعمليات التبادل الكيميائي، تغليف العناصر الالكترونية وغيرها.








معادن

كانت سبائك الكروم-كوبالت هي من أوائل السبائك المقاومة للصدأ وأثبتت كفاءة كبيرة في العمليات الجراحية بدءاً من عام 1936 عندما تم استخدامها في الجراحة العظمية. وغالباً ما تستخدم في الأطراف الصناعية العظمية. تتوفر الكروم-كوبالت على شكل سبائك أو مشكلة ميكانيكياً مع الصلب، وتكون السبيكة المشكلة ميكانيكياً أمتن كما هو موضح في الجدول .





بولميرات


يتم تشكيل البولميرات على شكل القطع المرغوب باستخدامها، كما أنه من الممكن استخدامها بحقنها داخل قناة عظمية لتقويتها. غالباً مايتم إضافة مواد إضافية على البولميرات مثل الباريوم من أجل تحسين الخصائص الإشعاعية وبالتالي الحصول على صور شعاعية أوضح للأعضاء، أو مضادات التهاب من أجل تقليل ممانعة الجسم لهذه المواد.


المواد السيراميكية

تمتلك المواد السيراميكية خصائص عالية جداً لاستخدامها كمواد حيوية إلا أنها قصفة مقارنة مع مواد الجسم مثل العظم. ولذلك فإن من أول تطبيقات المواد السيراميكية هو التغليف للمواد المعدنية من أجل تحسين سطوح التماس مع المعادن.

المواد الكربونية

يعتبر الكربون على أنه أساس المواد العضوية.ولذلك فإنه من ناحية المبدأ سيكون مناسباً لتطبيقات المواد الحيوية. يمتلك الغرافيت خصائص شبكة بنيوية ضعيفة غير متناظرة ولكنها قوية نسبياً.





الغرافيت هو معدن متوافر طبيعياً بكثرة وهو أحد أشكال الكربونالمتآصلة وذلك بالإضافة إلى الألماسوالفوليرين. الغرافيت موصلللكهرباء ويمكن استخدامه على سبيل المثال في أقطابالأقواس الكهربائية.
يتبلور الغرافيت غالباً بنظام سداسي ونادراً ما يكون بالنظام الثلاثي، ويشكل بلورات بنية إلى سوداء أو رمادية لها شكلسداسي الأضلاع أو متوازي الأضلاع (لوح)، أو تكون على شكل قشور


رد مع اقتباس
  post #18  
قديم 13-10-2010, 09:41 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

اشباه الموصلات





* ** تقسم المواد من حيث قدرتها على توصيل التيار الكهربائى الى ثلاثة أقسام :


1. الموصلات : conductors
2. العازلات : insulators
3. أشباه الموصلات : semiconductors




مقارنة بين المواد الموصلة والعازلة وأشباه الموصلات






ملاحظات على المقارنة السابقة



1- تعتمد مقاومة المواد المختلفة على نقاوتها حيث :




· ( أ ) المواد الموصـــلة -لا يؤثر وجود الشوائب فى الفلزات على تركيز حاملات الشحنةالمتحركة ولكنه يغير نشاطها كثيرا حيث تحدث الشوائب عيوبا فى الشبكة البلورية تزيد من مقاومتها للتيار الكهربائى - اذا الشوائب فى الفلزات تزيد المقاومة للتيار الكهربائى



· ( ب) المواد العازلة - فى المواد العازلة يكون لذرات الشوائب الكترونات ضعيفة الصلة بهذه الذرات حيث يمكن لهذه الالكترونات أن تنفصل بسهولة عن ذراتها وتصبح حرة - اذا الشوائب فى المواد العازلة تقلل من مقاومتها بصورة عامة


· ( ج ) أشباه الموصلات - تقل المقاومة بصورة كبيرة فى أشباه الموصلات نتيجة اضافة الشوائب اليها . وأكثر من ذلك يمكن باختيار الشوائب بطريقة خاصة تغيير مقاومة اشباه الموصلات فى الاتجاه المطلوب ولذلك تستخدم أشباه الموصلات المشابة على نطاق واسع


2 - تعتمد مقاومة المواد المختلفة على درجة حرارتها حيث :


· ( أ ) المواد الموصلة - تزداد مقاومة الفلزات نتيجة رفع درجة حرارتها وتقل بالتبريد وتساوى الصفر فى قابلية التوصيل العالى


· ( ب ) المواد العازلة - تقل مقاومة المواد العازلة بالتسخين ولكنها على الرغم من ذلك تبقى كبيرة حيث يحتاج الالكترون الى طاقة كبيرة حتى ينفصل عن الذرة . لذا تنصهر معظم المواد العازلة الصلبة قبل أن تصبح موصلة


· ( ج ) أشباه الموصلات : عند رفع درجة حرارة أشباه الموصلات تزداد كمية حاملات الشحنة المتحركة وتقل المقاومة بشكل كبيرولكنها لا تتصف بقابلية التوصيل العالى والعكس صحيح حيث تزداد المقاومة بخفض درجة الحرارة وتصبح قريبة من مقاومة المواد العازلة


مصطلحات هامة


1. الكترونات التكافؤ : هى الالكترونات فى المستوى الاخير فى الذرة


2. نطاق الطاقة : مجموعة من مستويات الطاقة المتقاربة فروق الطاقة بينها صغيرة وتفصلها فجوات تخلو من مستويات الطاقة


3. نطاق التكافؤ : هو نطاق الطاقة الخارجى فى البلورة



4. نطاق التوصيل : هو النطاق الذى يعلو نطاق التوصيل فى البلورة


5. طاقة الفجوة : هى الطاقة التى تلزم الالكترون لكى ينتقل من نطاق التكافؤ الى نطاق التوصيل


6. المواد شبه الموصلة: عناصر رباعية التكافؤ ترتبط ذراتها ببعضها البعض بروابط تساهمية وتكون عازلة تماما فى درجة الصفر المطلق وتزداد درجة توصيلها بارتفاع درجة حرارتها


7. بلورة شبه الموصل النقية : هى بلورة شبه الموصل التى تتكون من ذرات السيلكون أو الجرمانيوم عن طريق مشاركة كل ذرة بالكترونات التكافؤ الاربعة مع أربع ذرات مجاورة ( رابطة تساهمية )


8. الفجوة :هى الفراغ الذى يخلفه الالكترون المتحرر من الرابطة التساهمية بسبب ارتفاع درجة حرارة بلورة شبه الموصل


9. التطعيم : هو اضافة كمية قليلة من ذرات مادة معينة الى بلورة شبه الموصل بهدف زيادة عدد الالكترونات أو الفجوات


10. بلورة شبه الموصل غير النقية : بلورة شبه موصل تطعم بذرات من مادة شائبة أخرى





ملاحظات على المقارنة السابقة


1. فى البلورة من النوع السالب تسمى مادة الزرنيخ مادة معطية donor حيث تعطى الالكترونات الحرة السالبة


2. تكون البلورة من النوع السالب متعادلة كهربائيا لانها تتكون أصلا من ذرات متعادلة كهربائيا


3. بزيادة عدد ذرات الشوائب يزداد عدد الالكترونات الحرة وتزداد قدرة البلورة على التوصيل ولكن تبقى عملية التطعيم فى حدود معينة ( مثال للتوضيح : يضاف الى الجرمانيوم المنصهر النقى حوالى 0.00001 % من ذرات الزرنيخ وعند التجمد تتكون شبكة جرمانيوم عادية ولكن فى بعض العقد توجد ذرات زرنيخ بدلا من ذرات الجرمانيوم )


4. الطاقة اللازمة لانفصال الالكترون الخامس فى ذرة الزرنيخ تكون صغيرة جدا وأصغر بكثير من الطاقة اللازمة لتأين ذرة الفلز ولذلك تكون جميع ذرات الزرنيخ فى شبه الموصل متأينة فى درجة حرارة الغرفة


5. الالكترونات الحرة. ( الكترون واحد من كل ذرة من الزرنيخ ) تعتبر حاملات الشحنة الاساسية - السائدة -


· فى البلورة من النوع الموجب :تسمى مادة الجاليوم مادة مستلمة ( متقبلة ) acceptor

· تكون البلورة من النوع الموجب متعادلة كهربائيا لأنها تتكون أصلا من ذرات متعادلة كهربائيا
رد مع اقتباس
  post #19  
قديم 13-10-2010, 09:42 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

ميتالورجيا المساحيق Powder Metallurgy



متالورجيا المساحيق (Powder Metallurgy) هو فرع من علم الفلزات (المتالورجيا) يتناول كيفية إعداد المساحيق الفلزية وتصنيعها ودراستها علمياً وتطبيقياً. ويهتم بتصنيع السبائك من مساحيق مكوناتها وذلك بخلطها و كبسها (تدميجها) فى شكل المنتج المطلوب ثم تلبيدها. و يستخدم هذا الأسلوب إما لاستحالة إنتاج السبائك بالصهر لعدم امتزاج مكوناتها فى الحالة السائلة أو لصعوبة صهرها.






تدميج

كبس أو تدميج (Compaction) هي عملية يتم فيها كبس مساحيق الفلزات في درجة حرارة لا تسمح بتلبيدها وتكون عادة في درجة حرارة الغرفة

التلبيد

التلبيد (Sintering) هو تسخين كمية مضغوطة من مسحوق إلى درجة حرارة تقرب من درجة انصهارها دون أن تبلغها، حتى تتلاصق جزيئاتها وتنخفض مساميتها وتزداد مقاومتها الميكانيكية (يسمى هذا تلبيد المرحلة الصلبة) ، و يستخدم التلبيد بشكل تقليدى فى صناعة المشغولات الخزفية و له أيضا استخدامات فى متالورجيا المساحيق و هناك صنف خاص من التلبيد لا يقتصر على الحالة الصلبة و مع ذلك ما يزال يشكل جزءا من متالورجيا المساحيق و هو تلبيد الحالة السائلة (liquid state sintering) و فيه يتواجد أحد المكونات (و ليست كلها) فى الحالة السائلة، ويستخدم تلبيد الحالة السائلة لعمل الكربيدات المسمنتة (cemented carbides) و كربيد التنجستين على سبيل المثال.
فالبرونز الملبد باﻷخص يستخدم غالبا لصناعة كراسى التحميل حيث تسمح مساميته للمزلقات بأن تنساب من خلاله أو تبقى محتجزة داخله، ويستخدم التلبيد فى تصنيع المواد المرتفعة نقطة الانصهار مثل التفلونوالتنجستين اذا لم تتوفر طريقة تصنيع بديلة وفى مثل هذه الحالات تفضل المسامية المنخفضة جدا ويمكن تحقيق هذا بالتلبيد. ويستخدم البرونز والصلب المقاوم للصدأ الملبدين كمرشحات فى التطبيقات مرتفعة درجة الحرارة مع الاحتفاظ بالقدرة على استعادة مادة المرشح، فتستخدم مرشحات الصلب المقاوم للصدأ لترشيح البخار فى الصناعات الغذائية والدوائية .

فى معظم الأحيان تزداد كثافة مجموعة من الحبيبات عند سريانها فى الفجوات مسببة نقص فى الحجم الاجمالى ، فتحرك المادة أثناء التلبيد يؤدى إلى نقص فى المسامية الكلية من خلال اعادة الرص داخل المادة الملبدة يتبعه انتقال للمادة بسبب التبخر و التكثف و الانتشار ، وفى المراحل النهائية تنتقل ذرات الفلز خلال حدود البلورات حتى سطح المسام الداخلية مما يؤدى لإعادة توزيع الكتلة من داخل الكتل إلى حوائط المسام لتمليسها ، و القوة الدافعة لهذه الحركة هى الشد السطحى (التوتر السطحى).

يستطيع المتخصصون فى المتالورجيا تلبيد معظم ، ان لم يكن كل ، الفلزات ، و ينطبق هذا بوجه خاص على الفلزات النقية المنتجة خلال عمليات تفريغ و لا تعانى من تلوث السطح. و يتلبد أيضا العديد من المواد اللافلزية مثل الزجاج و الألومينا و الزركونيا و السيليكا و المغنسيا و الجير و أكسيد البريليوم و أكسيد الحديديك و مركبات عضوية متنوعة مثل البوليمرات. و يمكن بالتلبيد مع إعادة التشكيل الحصول على مدى كبير من خواص المواد. فتغيرات الكثافة و السبائكية و المعالجات الحرارية قادرة على تبديل الخصائص الطبيعية للمنتجات المختلفة. فعلى سبيل المثال لا تتأثر مقاومة الشد (En) لمساحيق الحديد الملبدة بزمن التلبيد ولا السبائكية ولا حجم حبيبات المسحوق الأصلية و لكنها تعتمد على كثافة النتج النهائى (D) طبقاً للعلاقة:


En/E = (D/d)3.4


حيث E هى معامل المرونة و d هى أقصى كثافة للحديد.




امثلة لاستعمال السبائك المسحوقية :



تصنع من السبائك المسحوقية اجزاء عديدة مثل شعيرة المصابيحالكهربائية المتوهجة الصعبة الانصهار المصنوعة من التنجستن . و قطع التماس و اجزاءالاجهزة المصنوعة من المولبدنيوم و غيره من المعادن الصعبة الانصهار.


والمغناطيسات الدائمة من مساحيق الحديد و النيكل و الالمنيوم و الكوبالت , و ايضاالسبائك القاسية (الصلدة) او ما يعرف باسم الكاربيدات للآلات المستخدمة في قطعالمعادن و ماكنات الخراطة و الثقب المصنوعة من مساحيق كاربيدات التنجستن والتيتانيوم و الكوبالت و غيرها.


تكنولوجيا صناعة السبائك المسحوقية



تبدء عملية الصناعة بالحصول على المسحوق ( بمعنى اخر مسحوقالمعادن) ثم يتم خلط المساحيق حسب المراد و اضافة المقادير حسب نسب المعادن التينريدها . و من ثم تقليبها و مزجها.


فيما يلي يتم كبس المساحيق . عادةأ يكون هناك قالب مصنوع من الفولاذ ليتحمل الضغط العالي و هذا القالب يعطيني الشكل الذي نريده من عملية التصنيع و يكون الغط عالي جدا من 10-100 كغم/مم مربع.


بعد عملية الكبس يتم تلبيد القطع المكبوسة sintering process . و تجري هذه العملية في داخل افران كهربائية ذات المقاومة و ذات التردد العالي و تكون معزولة عن الهواء الجوي .


تعادل درجة حرارة التلبيد ثلثين درجة انصهار المكون الاساسي للسبيكة المسحوقية.
فعلى سبيل المثال تكون الدرجة للنحاس ما بين 800-850 وللحديد 1050-1150 درجة موية . و مدة التلبيد من ساعة الى ثلاث ساعات.

يزيد التلبيد من سطح التلامس بين الجزيئات و يساعد على اعادة التبلور. و يمكن ان تتكون في السبائك المسحوقية محاليل صلية و مركبات كيميائية.


ومن التكنولوجيا الحديثة في صناعة السبائك المسحوقية ان نمج عملية الكبس و التلبيد في خطوة واحدة او ما يسمى الكبس على الساخن . و فيه تتوحد عمليتا الكبس و التلبيد. و من مزايا هذه الطريقة انقاص الضغط المطلوب بنسة 5-10% من الضغط الذي كان يلزم فيحالة الكبس البارد. و الحصول على اجزاء ذات شكل معقد و مقاسات دقيقة.


مميزات خاصة بتكنولوجيا المساحيق



من المميزات الخاصة بهذه التكنولوجيا ما يلى:
  • امكانية استخدام مواد عالية النقاوة و عالية التجانس كمكونات ابتدائية
  • الاحتفاظ بالنقاوة بسبب الطبيعة المحدودة لخطوات التصنيع اللاحقة
  • تثبيت تفاصيل العمليات المتكررة بالتحكم فى حجم الحبيبات فى المراحل الأولى
  • غياب تصفف (تسلسل) الجسيمات المعزولة و التضمنات كما يحدث غالبا فى الحالة المصهورة
  • لا توجد حاجة للتشكيل لإحداث استطالة اتجاهية للحبيبات
يوجد العديد من المراجع عن تلبيد المواد الغير متشابهه للحصول على مركبات أطوار صلبة-صلبة أو خلطات من أطوار صلبة-مصهورة فى مرحلة المعالجة. و أى مادة تنصهر يمكن أيضا تذريتها بوسائل انتاج المساحيق المختلفة. و عند العمل باستخدام عناصر نقية، يمكن إعادة تدوير الخردة المتبقية من تصنيع الأجزاء من خلال عمليات انتاج المساحيق لإعادة استخدامها.

رد مع اقتباس
  post #20  
قديم 13-10-2010, 09:43 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

الزجاج Glass




لم يعرف بالضبط زمان ومكان صنع الزجاج ، ويتوقع بأنه وجد منذ خمسة الاف سنة قبل الميلاد نتيجة تجمد السوائل البركانية أو نتيجة اصطدام الصواعق مع الرمال الأرضية الرطبة .


تشير الدلائل إلى أن قدماء المصرين استخلصوا الزجاج لأول مرة منذ 1600 سنة قبل الميلاد .


وكانت صناعة الزجاج محدودة وغامضة و مقتصرة على الكهنة والسحرة . فلقد كانت الأواني والقطع الزجاجية تعتبر مجوهرات وتحف زجاجية نادرة يمتلكها الأغنياء . انتقلت صناعة الزجاج من مصر و سوريا والعراق إلى الدول الرومانية حيث ازدهرت في عهدها تلك الصناعة ، وبعد ذلك ازدهرت في العصر الإسلامي خلال الخلافة العباسية ، ثم انتقلت إلى البندقية ومنها إلى فرنسا وألمانية و إنكلترا


لقد تم تحضير الأدوات الزجاجية في بادئ الأمر بطريقة النفخ وفي مطلع القرن الحالي اكتشفت الآلات الاتوماتيكية في صناعة الأدوات الزجاجية .


يطلق الزجاج على المواد الشفافة التي تشبه بنيتها بنية السوائل وصلابتها في الدرجة العادية من الحرارة تعادل درجة صلابة الأجسام الصلبة . لا يحتوي الزجاج في حالته الصلبة أو السائلة على بلورات ولايمكن تحديد درجة انصهاره لانه يتحول من الحالة الصلبة إلى السائلة مارا بمرحلة الليونة التي تمتاز بدرجة لزوجة عالية .




خواص الزجاج :


1- الشفافية :يمتاز الزجاج بشفافية صافية متجانسة، تمر من خلاله جميع الأشعة الضوئية من فوق البنفسجية إلى تحت الحمراء ،كما أن للزجاج القدرة على عكس وكسر الضوء ويتراوح معامل انكسار الزجاج بين (1.467-2.179) ويكون معامل الانكسار في زجاج الرصاص اكبر ما يمكن .


2- القساوة : الزجاج جسم هش سريع التحطم لا يتغير شكله عند الضغط أو الصدمة وتعرّف قساوة الزجاج بأنها قدرته على مقاومة الخدش أو الاحتكاك .


وتختلف قساوة الزجاج باختلاف تركيبه حيث تعمل زيادة نسبة الجير والسيليكا على زيادة قساوته.



3- مقاومته للمواد الكيميائية :


يقاوم الزجاج بشكل عام المحاليل الكيميائية عدا حمض الفلوردريك والمصهرات القلوية التي تحل الزجاج بسهولة . ويؤثر الماء على الزجاج بعد تماسه لفترة طويلة جدا

و أهم خاصيه للزجاج من ناحيه تصنيعه هي لزوجته و التي تتعلق بدرجات الحرارة ، لذا فإن زجاج السليكا النقي له لزوجه عالية و يحتاج إلى حرارة عالية جداً للتخلص من الفقاعات الموجودة فيه .
و هذا الشيء يجعل من صناعة زجاج السليكا النقي مكلف جداً.لذا و لأسباب علمية يلزم إضعاف زجاج السليكا لكي يسهل تصنيعه بشكل إثتصادي . و من واقع الخبرة ، يتضح أن اكسيدات المعادن القلوية هي خير وسيلة لتحقيق ذلك .
و يكمن السر في ذلك بأن كل ذرة سيليكون ترتبط بأربع ذرات فقط من الأكسجين ، و أن أي ذرات إضافيه من الأكسجين تعمل خلخلة التشكيل المتماسك و القوي و المكون من سيليكون – اكسجين – سيلكون . لذا أصبح من السهل علينا تغيير تركيب زجاج السيليكا و جعله أكثر تحركاً ، و ذلك باستخدام أكسيدات المعادن القلوية .
و تعتبر هذه أكسيدات المعادن القلوية من أهم عوامل الصهر المستخدمة في صناعة الزجاج ، و أكثر هذه الأكسيدات استخداما هي الصودا التي تعتبر أرخصها ثمنا ، وقد استخدمت أكسيدات معادن أخرى القلوية لهذا الغرض مثل ( البوتاسيوم و الليثيوم ... الخ ) .

صناعة الزجاج :

تقسم المواد الخام الأولية المستخدمة في صناعة الزجاج إلى قسمين رئيسين هما:

أولا :المواد الأساسية وتضم :

1- الرمل أو السيليكا :يشكل حمض السيليكون المادة الأساسية التي يصنع منها الزجاج العادي ونحصل عليه من الرمل ولا يستخدم رمل الكوارتز نظرا للصعوبات وارتفاع كلفة التحضير للصناعة.

ويشترط في الرمل المستخدم أن يحتوي على نسبة عالية من أكسيد السيليكون تصل إلى 80% وان تكون نسبة الشوائب قليلة خاصة الملونة مثل مركبات الحديد .

2- مركبات الصوديوم حيث يعمل أكسيد الصوديوم على تقليل درجة الانصهار ويساعد في تشكيل الزجاج.

3- الكلس والدولوميت : حيث يساعد أكسيد الكالسيوم على تصليب الزجاج.

4- الفلدسبار :يستخدم بشكل كبير لوجوده بشكل نقي كما انه رخيص الثمن وينصهر بسهولة.

5- البوراكس : يحتوي على أكسيدي الصوديوم والبورون حيث أن هذه المادة تنصهر بشكل جيد وتقلل من معامل تمدد الزجاج . ولذلك نجد أن الزجاج الحاوي نسبة كبيرة من أكسيد البورون لا ينكسر إذا سخن أو برد فجأة .

ثانيا المواد الثانوية :

وتضم المواد التي تضاف لتحسين نوعية الزجاج كالمواد الملونة ومسرعات الانصهار والشفافية مثل أكسيد الرصاص وأكسيد التيتانيوم وأكسيد الباريوم .

مراحل صناعة الزجاج:

تمر صناعته بأربعة مراحل هي:

1- الصهر: حيث تكون المواد الأولية قد حضرت على شكل بودرة أو حبيبات وتمزج مع بعضها البعض بنسب وزنية معينة ثم تدخل إلى الأفران الخاصة ومن الأمثلة على هذه الأفران:

أ- فرن الجفنة: وتبلغ سعته 2 طن من المواد الأولية ويستعمل لإنتاج أنواع معينة من الزجاج مثل زجاج البصريات والزينة.

ويصنع هذا الفرن من الصلصال أو البلاتين ولكن الصلصال قد ينصر جزء منه أثناء صهر الزجاج وبالمقابل البلاتين أغلى ثمنا.

ب- فرن الحوض:وهو عبارة عن حوض مصنوع من القرميد الناري ويتسع ل 1500 طن من المواد الخام.

2- التشكيل:يبرد مصهور الزجاج ببطء حتى يصل إلى مرحلة التشكيل بالدرجة المطلوبة، يتم التشكيل بإحدى طريقتين:

أ- النفخ والتشكيل اليدوي: يصب المصهور في القالب ويتم النفخ إما بالفم أو بالمنفاخ.

ب- النفخ أو التشكيل الآلي: حيث تتم عملية صب المصهور والنفخ آليا .

ويجب أن تتم عملية التشكيل في وقت قصير جدا حيث يتحول الزجاج خلال ذلك من عجينة إلى مادة صلبة .

3- التهذيب أو التبريد : وهي عملية تبريد الزجاج ببطء لتجنب تشققه وتكسره وتلافي تكون مناطق ضعف في الأدوات الزجاجية بعد تشكيلها،وتتم هذه العملية بوضع الأدوات الزجاجية في فرن التبريد على درجة حرارة تتراوح بين 400-600 ْم لفترة زمنية كافية ثم تبرد تدريجيا إلى الدرجة العادية من الحرارة وفرن التبريد عبارة عن قشاط معدني طوله 15-75 متر وعرضه1- 5 أمتار ويسخن الفرن كهربائيا أو بالمحروقات السائلة .

4- الإنهاء : يتم في هذه المرحلة تنظيف الأدوات الزجاجية وصقلها وقطعها وتصنيفها .

التركيب الكيميائي للزجاج :

لا يخضع تركيب الزجاج إلى الروابط الكيميائية وإنما يتألف من مجموعة من الأكاسيد المعدنية.

تلوين الزجاج :

يعود سبب ظهور الزجاج بلون ما إلى وجود مجموعات معدنية ملونة على شكل ايونات فيه .فمثلا يتلون الزجاج باللون الأصفر أو البني بوجود ايون الحديد الثلاثي ويمكن تحويل اللون الأخضر في الزجاج إلى الأصفر بإضافة ثاني أكسيد المنغنيز .

تصنع الأحجار الكريمة الصناعية بإضافة مساحيق المعادن الثمينة كالنحاس والذهب إلى مصهور الزجاج حيث تشكل تلك المعادن مع الزجاج محاليل غروية.


أنواع الزجاج :

1-البيركس :يقاوم الحرارة فعند تسخينه لا ينكسر نظرا لصغر معامل تمدده بسبب احتوائه على نسبة عالية من أكسيد البورون وتصنع منه الصحون وكاسات الشاي وزجاجيات المختبرات .

2- الزجاج القاسي سيليكا 96 :يمتاز بصغر معامل التمدد وارتفاع درجة انصهاره.

3- الزجاج الصواني: يحتوي على نسبة كبيرة من أكسيد الرصاص ويلين بالتسخين ويستعمل في الأجهزة البصرية والمجوهرات الصناعية.

وهناك نوع آخر من الزجاج الصواني يحتوي على نسبة كبيرة من أكسيد البوتاسيوم وهو غير ملون وصاف ويستعمل في الأجهزة الكهربائية لانه رديء التوصيل للكهرباء.

4- الألياف الزجاجية :

هي عبارة عن خيوط أو ألياف زجاجية وتتم صناعتها بإمرار المصهور الزجاجي على شبكة بلاتين مسخنة كهربائيا بشكل مستمر حيث تنتج خيوط زجاجية تلف حول اسطوانة تدور بسرعة .

وتستعمل هذه الألياف الزجاجية :كمادة عازلة للحرارة وفي صناعة الملابس الواقية من الحريق.

5- الزجاج الضبابي غير الشفاف:

يصنع بإضافة مواد (تكون دقائقها في الحالة الغروية) إلى مصهور الزجاج حيث تبقى الدقائق عالقة لدى تبريد الزجاج وتجعله ضبابيا لأنها تنشر الضوء وتفرقه وذلك اختلاف معامل انكسارها عن معامل انكسار بقية الزجاج .

تصنيف الزجاج حسب الاستعمال :

1- زجاج الإنشاءات مثل زجاج النوافذ والأبواب والسيارات.

2- زجاج الآنية مثل زجاج القناني والأدوية.

3- زجاج البصريات مثل العدسات والمجاهر والتلسكوبات


1. زجاج الصودا: ويشكل أكثر من نسبة 90 % من الزجاج المستخدم.
2. الزجاج الرصاصي: وهو زجاج براق يصلح للتحف.
3. 96% سيليكا: يتحمل درجات حرارة عالية ويستخدم في موازين الحرارة والافران.
من الطرق الشائعه لتصنيع الزجاج هي خلط كميه كبيره من الرمل مع كميات قليله من الجير و الصودا و تسخينه حتى يصبح كتله من السائل عالي اللزوجة ، يتم بعدها تشكيله بطريقة معينة و من ثم يبرد ليكون زجاجا .

و يعتبر زجاج الصودا و الحجر الجيري ( الزجاج المسطح ) هو الزجاج الأكثر شيوعاً و استخداما في العالم ، بحيث تبلغ نسبه هذا النوع من الزجاج أكثر من ( 90% ) من إجمالي الزجاج المستخدم في العالم . أما زجاج البوروسيليكات و هو ما يسمى بزجاج البايركس و الكيموكس فهو يتكون من ( 80% ) من السيلكا و ( 4% ) من القلويات و ( 2% ) من الألمونيوم و ( 13% ) من أكسيد البوريك . و هذه النسب تعطي هذا النوع من الزجاج ثلاث أضعاف قوة زجاج الصودا و الحجر الجيري .

أما زجاج السليكا المنصهر فهو يتكون من ( 100% ) من السيلكا و هو يعتبر من الزجاج العالي التكلفة و هو مقاوم للصدمات .



المركبات الموازنة في الزجاج :

هناك عناصر و مركبات كيميائية ضرورية موازنة في عملية تصنيع الزجاج بأشكاله و أنواعه المعروفة بحسب الاستخدام ، من أهمها :
1- الجير : يستخدم كمحلول مائي لتصنيع الزجاج . و يستخدم جير الكالسيوم و الدولوميت بكميات كبيرة مع الرمل و كربونات الصوديوم و المصابيح الكهربائية .
2- أكسيد الرصاص : يعتبر من المكونات الرئيسية لأنواع الزجاج الظراني الذي يتميز بمعامل انكسار عال ، و عادة ما تشتمل على نسبة كبيرة من البوتاس ( يعطي الزجاج بريقاً و لمعاناً و في نفس الوقت مقاوم للكهرباء و الحرارة ) .
3- أكسيد البوريك : يخفض من درجه لزوجه السليكا دون أن يزيد من تمددها الحراري ، و مع إضافه كمية قليلة من اكسيد الألمونيوم يحافظ على شفافية الزجاج ، و يجعله أكثر مقاوما للحرارة ( البايركس ) ، و هي تستخدم في صناعة أدوات المخابز و أجهزة المختبرات و الأنانبيب الصناعية لقدرتها على مقاومة التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة و تحملها للتأثيرات الكيميائية .
4- أكسيد الألمونيوم و الجير : يستخدم هذا الخليط بنسبة كبيرة في الزجاج مع ( 10% ) من أكسيد البوريك و قليل من القلويات لصناعة الزجاج الليفي .
رد مع اقتباس
  post #21  
قديم 13-10-2010, 09:43 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

Elastomer


يستخدم المصطلح وحدة مرنة (Elastomer) غالبا ما يستخدم بالتبادل مع المطاط, ويفضل إستخدامها للمواد التى يحدث لها تفلكن (تقسية المطاط). كما أن الوحدات المرنة بوليمر غير متبللر يتواجد في حالة أعلى من درجة الإنتقال الزجاجية الخاصة به, ولذا فمن الممكن حدوث حركة النسبية لمكوناته. وفى درجة الحرارة العادية يكون المطاط لين نسبيا وقابل للتشكيل (معامل يونج يساوى تقريبا 3 MPa). ويستخدم المطاط غالبا كمانع تسرب, ولاصق, ويستخدم أيضا لتشكيل الأجزاء المرنة.


الوحدات المرنة غالبا ما تكون صلبة بالحرارة (تتطلب فلكنة) ولكن يمكن أيضا أن تكون لدنة بالحرارة. وترجع الطبيعة المرنة للمادة إلى طول سلاسل البوليمر وطبيعة التشابك الحادث أثناء البلمرة. ويمكن تخيل البناء الجزيئي للوحدات المرنة على أنه مثل 'المكرونة الإسباجيتي وبها كرات من اللحم' حيث تمثل خيوط المكرونة سلاسل البوليمر, بينما تمثل كرات اللحم نقط التشابك.



أمثلة للوحدات المرنة:
فلكنة

نوع من أنواع المعالجات الحرارية للمواد، مستخدم في تطبيقات المواد البوليميرية.
إن الهدف من هذه المعالجة هو تمتين أو تقسية المادة اللدنة عبر إضافة روابط متصالبة في السلسلة البوليميرية. تتم هذه المعالجة عبر إضافات كيميائية، أو إشعاعات فوق بنفسجية، أو بتمرير حزمة الكترونية ، أو بتطبيق حقل حراري.
اكتسبت العملية هذا الاسم على ما يبدو من المصطلح الأجنبي المقابل لعملية معالجة المطاط : vulcanization . تطبق هذه العملية أيضاً على الخلطات الاسمنتية تحت مسمى الإنضاج حيث يسمح للإسمنت بالتفاعل مع الماء لفترة معينة مما يؤدي إلى تمتين وتقسية الخلطة.


معامل يونج

معامل يونج ويسمى معامل المرونة الطولي ويقتصر على المواد الصلبة فقط و هو نسبة الإجهاد(شد أو ضغط فقط) إلى الإنفعال ويعطى من العلاقة التالية
معامل يونج للمرونة E= الإجهاد s / الانفعال e وحدة معامل يونج (ي) هي: نيوتن /م2
أولا نود أن نشير ما هو الاجهاد؟ الاجهاد هو القوة الواقعة على سطح ما على المساحة العمودية(هذا في حالة اذا كان اجهاد شد أو ضغط) لهذا السطح. و يتبين من ذلك الكلام انه يوجد أكثر من نوع من الاجهادات فيوجد أجهاد شد و أخر ضغط و كما يوجد اجهاد قص على مساحة موازية للقوة. و في حالة اجهاد القص هناك ثابت اخر يعبر عن العلاقة بين الاجهاد و الانفعال. ثانيا:ما هو الانفعال؟ الانفعال هو مقدار الاستطالة أو الانكماش الناتج عن تاثير الأجهاد أى يساوي التغير في الطول على الطول الاصلي. و هنا نود أن ننبه إلى قاعدة الاشارة أن الاستطالة بالموجبو الانكماش بالسالب. و من تعريف الانفعال نتيبن أنه ليس له وحدات أو م/م كما يحب ان يقول بعضهم!
و معامل المرونة (أو يونج) يبعر عن مدي مرونة المادة و يوضح كيفية تصرف المادة تحت تاثير القوي و هي علاقة خطية. و نرى هذا العلاقة في منحنى الاجهاد و الانفعال في المنطقة الخطية منه. حيث أنه يوجد به المنطقة الخطية يله منطقة تمثل منحنى من الدرجة الثانية و يتم الحصول على الثوابت من التجارب المعملية و ثم اقصي أجهاد يليها الانهيار للمادة.
إذا ثبت سلك من أحد طرفيه و جذب من الطرف الآخر بقوة F عمودية على مساحة مقطعه A0 و زاد طوله الاصلى L0 بمقدار ΔL فأن معامل يونج و يرمز له بالرمز Y و يعرف بإنه النسبة بين الاجهاد و الانفعال و يعطى






رد مع اقتباس
إضافة رد

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
لهندسة , موضوع , المواد , شامل

إعلانات



أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

الانتقال السريع

المواضيع المتشابهه
الموضوع كاتب الموضوع المنتدى مشاركات آخر مشاركة
موضوع شامل عن الطباعه printing processes هانى السيد الملتقـــــى العــــام لهندسة الطباعة 11 20-05-2013 02:13 PM
اختبار الصلادة موضوع شامل hardness testing ابو حامد شرفى الاختبـــارات الميكانيكية 16 04-12-2010 10:49 PM
موضوع شامل للحماية الكاثودية نادية الاحمد الحمايــــة الكاثوديـــة Cathodic protection 1 16-07-2010 02:23 AM
موضوع شامل عن الأسماك وأنواعها سلطان غانم الملتقــى العـــام 0 15-08-2009 12:00 PM
الرصاص Pb) Lead) موضوع شامل اشرف عباس ميتالوجيا المعـــادن 1 25-06-2009 02:20 PM


الساعة الآن 01:00 PM.

جميع المواضيع والمشاركات المكتوبة تعبّر عن وجهة نظر صاحبها .. ولا تعبّر بأي شكل من الأشكال عن وجهة نظر إدارة المنتدى

RSS RSS 2.0 XML XML2 SiteMap SiteMap2 ARCHIVE HTML HTML2 EXTERNAL JS URLLIST

الاتصال بنا - الأرشيف - الأعلى  تسجيل الخروج  

Powered by vBulletin® Version 3.8.4, Copyright ©2000 - 2014, Jelsoft Enterprises Ltd. TranZ By Almuhajir