<p class='article-text'><div data-empty="false">من نفايات منزلية بسيطة إلى مكوّن يدخل في صناعة المعادن، أظهر باحثون أمريكيون إمكانية استخدام قشور البيض كمصدر للكالسيوم أثناء تصنيع سبائك المغنيسيوم، ما يساعد على إنتاج سبائك أقوى وأكثر صلابة، في تقنية قد تقلل مراحل التصنيع واستهلاك الطاقة.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">واعتمد الباحثون في دراسة إثبات المفهوم على تقنية البثق بالتحريك الاحتكاكي، وهي عملية تعتمد على الضغط والدوران والاحتكاك لخلط المواد وتشكيلها في الوقت نفسه، ما أتاح دمج مسحوق قشور البيض مباشرة داخل المغنيسيوم، بدلاً من الاعتماد على مواد الكالسيوم التي تُنتج عادةً من خامات مستخرجة من المناجم.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">وتحتوي قشور البيض على نحو 95% من كربونات الكالسيوم، ما يجعلها مصدراً غنياً بالكالسيوم. وخلال عملية التصنيع، تؤدي الحرارة والاحتكاك إلى تحويل كربونات الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم والكالسيوم، الذي يتفاعل مع المغنيسيوم لتكوين مركب Mg₂Ca، ويسهم في تحسين الخصائص الميكانيكية للسبيكة.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">وقال بهارات غوالاني، المؤلف الرئيسي للدراسة والأستاذ المساعد في علوم وهندسة المواد بجامعة ولاية كارولينا الشمالية، إن الطريقة الجديدة تسمح بتجاوز مرحلة من مراحل معالجة الخامات وتحويلها إلى منتجات كالسيوم قبل إضافتها إلى المعادن.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">ويبدأ الباحثون بكتلة أسطوانية من المغنيسيوم، يحفرون فيها ثقوباً متباعدة ويملؤونها بمسحوق قشور البيض، ثم يضعونها داخل أسطوانة فولاذية. بعد ذلك، يدور مغزل فولاذي بسرعة تصل إلى 300 دورة في الدقيقة، فيضغط المادة ويخلط مسحوق القشور بالمغنيسيوم بفعل الاحتكاك.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">وتنتج العملية في النهاية مقطعاً معدنياً من سبيكة المغنيسيوم المعززة بالكالسيوم، في خطوة تجمع بين إعادة تدوير النفايات وتقليل مراحل التصنيع واستهلاك الطاقة.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">وتكتسب سبائك المغنيسيوم أهمية في العديد من الصناعات، بفضل مزيجها من خفة الوزن والقوة، ما يجعلها مناسبة للاستخدام في قطاعات مثل السيارات والطيران والطب الحيوي، إلى جانب تطبيقات أخرى. ويركز الباحثون في هذه الدراسة على المغنيسيوم تحديدا، باعتباره معدنا يمكن تحسين خصائصه الميكانيكية بإضافة الكالسيوم، مع الاستفادة في الوقت نفسه من قشور البيض كمصدر بديل للكالسيوم خلال عملية التصنيع، وفقا لموقع "interestingengineering.".</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">ولا يتوقف تطبيق هذه التقنية عند قشور البيض والمغنيسيوم؛ إذ يرى الباحثون أن البثق بالتحريك الاحتكاكي يمكن أن يفتح المجال أمام استخدام مواد ونفايات أخرى في تصنيع السبائك والمركبات المعدنية. وفي وقت سابق من العام، استخدم الفريق التقنية نفسها لدمج مسحوق مغناطيسي من الساماريوم والكوبالت مع خردة الألومنيوم، بهدف إنتاج مركبات مغناطيسية، في تجربة تشير إلى إمكانات أوسع للتقنية في إعادة استخدام المواد.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">ونُشرت الدراسة في مجلة Magnesium and Alloys، وتوضح نتائجها إمكانية الاستفادة من نفايات غذائية شائعة، مثل قشور البيض، كمصدر مباشر لمكونات تدخل في تصنيع سبائك معدنية محسّنة، بما يفتح الباب أمام تطوير أساليب تصنيع تجمع بين إعادة تدوير النفايات وتقليل خطوات معالجة المواد الخام.</div></p>

نفايات ثمينة.. قشور البيض تتحول إلى معدن خارق

<p class='article-text'>في اكتشاف علمي وُصف بأنه يصعب تفسيره بالعلم الحالي، نجح باحثون من جامعة هونغ كونغ في تطوير نوع جديد من الفولاذ المقاوم للصدأ يتمتع بقدرات استثنائية على مقاومة التآكل في البيئات القاسية، ما قد يفتح الباب أمام تحول جذري في إنتاج الهيدروجين الأخضر منخفض التكلفة.</p><p class='article-text'>المادة الجديدة، التي أطلق عليها اسم "SS-H2"، صُممت خصيصاً لتحمل الظروف المعقدة لإنتاج الهيدروجين من مياه البحر، وهي واحدة من أكبر العقبات التي تواجه تقنيات الطاقة النظيفة حالياً.</p><h2>فولاذ خارق</h2><p class='article-text'>ويقود المشروع البروفيسور مينغشين هوانغ، من قسم الهندسة الميكانيكية بالجامعة، ضمن مشروع بحثي طويل الأمد لتطوير ما يعرف بـ«الفولاذ الخارق»، والذي سبق أن أنتج فولاذاً مضاداً لفيروس كورونا عام 2021، إضافة إلى سبائك فائقة الصلابة والمتانة.</p><p class='article-text'>ويعتمد إنتاج الهيدروجين الأخضر على استخدام الكهرباء ، ويفضل أن تكون من مصادر متجددة ، لفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين.</p><p class='article-text'>ورغم أن مياه البحر تُعد مصدراً مثالياً بسبب وفرتها، فإن استخدامها يواجه مشكلة كبيرة تتمثل في التآكل السريع للمعدات بسبب الأملاح والكلور والتفاعلات الكيميائية العنيفة داخل أجهزة التحليل الكهربائي.</p><p class='article-text'>وهنا يأتي دور الفولاذ الجديد، الذي أظهر قدرة مذهلة على تحمل هذه الظروف القاسية بكفاءة تضاهي المواد الصناعية المعتمدة حالياً، مثل التيتانيوم المطلي بالذهب أو البلاتين، ولكن بتكلفة أقل بكثير.</p><h2>حماية مزدوجة</h2><p class='article-text'>الاختراق العلمي الأبرز في هذا الفولاذ يتمثل في آلية حماية جديدة وصفها الباحثون بأنها مفاجئة وغير قابلة للتفسير التقليدي.</p><p class='article-text'>فعادةً يعتمد الفولاذ المقاوم للصدأ على طبقة حماية رقيقة من أكسيد الكروم تمنع التآكل، إلا أن هذه الطبقة تنهار عند التعرض لفولتية كهربائية مرتفعة كالتي تستخدم في إنتاج الهيدروجين.</p><p class='article-text'>لكن فريق هونغ كونغ اكتشف أن الفولاذ الجديد يبني درعاً ثانياً فوق طبقة الكروم، يعتمد هذه المرة على عنصر المنغنيز، ما يمنحه مقاومة استثنائية حتى عند مستويات كهربائية شديدة الارتفاع.</p><p class='article-text'>والمفارقة أن المنغنيز كان يُعتبر سابقاً عنصراً يضعف مقاومة الفولاذ للتآكل، وهو ما جعل العلماء أنفسهم يشككون في النتائج بالبداية.</p><p class='article-text'>وقال الباحث الرئيسي الدكتور كابنج يو، إن الفريق لم يصدق الاكتشاف في البداية، لأن النظريات العلمية السائدة تعتبر المنغنيز عاملاً سلبياً في مقاومة التآكل، مضيفاً أن النتائج الذرية المتكررة أجبرت الباحثين على إعادة النظر في الفهم التقليدي لعلوم التآكل.</p><h2>مزايا</h2><p class='article-text'>إحدى أبرز مزايا الفولاذ الجديد تكمن في قدرته على تقليل تكاليف إنتاج الهيدروجين الأخضر بشكل هائل، فوفق تقديرات الباحثين، يمكن للفولاذ الجديد أن يخفض تكلفة المواد الهيكلية المستخدمة في أنظمة التحليل الكهربائي بنحو 40 مرة مقارنة بالتيتانيوم والمعادن الثمينة المستخدمة حالياً.</p><p class='article-text'>وفي أنظمة إنتاج الهيدروجين الكبيرة، تشكل المواد الهيكلية أكثر من نصف التكلفة الإجمالية، ما يجعل أي خفض في أسعارها خطوة حاسمة لتحويل الهيدروجين الأخضر إلى مصدر طاقة اقتصادي وقابل للتوسع الصناعي.</p><p class='article-text'>واستغرق تطوير هذا الفولاذ نحو ست سنوات من العمل المتواصل، انتقل خلالها المشروع من ملاحظة مخبرية غامضة إلى تفسير علمي متكامل، وصولاً إلى خطوات أولية نحو التصنيع التجاري.</p><p class='article-text'>وأكد الفريق البحثي أن براءات اختراع تم تسجيلها بالفعل في عدة دول، فيما بدأ إنتاج أطنان من أسلاك الفولاذ الجديد بالتعاون مع مصنع في الصين، في خطوة تمهد لاستخدامه مستقبلاً في تصنيع مكونات أنظمة إنتاج الهيدروجين.</p><p class='article-text'>ورغم أن المادة الجديدة لا تزال بحاجة إلى مزيد من التطوير قبل اعتمادها تجارياً على نطاق واسع، فإن الخبراء يرون أنها قد تمثل نقطة تحول في سباق الطاقة النظيفة.</p><p class='article-text'>فالعالم يبحث اليوم عن مواد تتحمل المزيج القاسي من المياه المالحة والجهد الكهربائي العالي والعمل الصناعي المستمر، دون تكاليف باهظة أو أعطال متكررة.</p><p class='article-text'>ومع استمرار التحديات التي تواجه تقنيات الهيدروجين الأخضر، يبدو أن هذا «الفولاذ الخارق» قد لا يكون مجرد مفاجأة علمية… بل خطوة حقيقية نحو إنتاج طاقة نظيفة أرخص وأكثر استدامة على مستوى العالم.</p>

يخفض التكاليف بنحو 40 مرة مقارنة بالتيتانيوم والمعادن الثمينة

معدن خارق قد يحدث ثورة في إنتاج الهيدروجين الأخضر

<p class='article-text'><div data-empty="false"> تعتبر ارتفاع درجة الحرارة من أكثر العوائق التي تواجه محركات الطائرات النفاثة والتوربينات الغازية والتي تصل إلى الحدود القصوى لقدرة المعدن على التحمل، فابتكر العلماء معدناً خارقاً بمواصفات نادرة.  </div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">نُشرت دراسة في مجلة "نيتشر" في وقت سابق من هذا الشهر، تُقدّم سبيكةً قادرة على تحمّل درجات حرارة تزيد على 1100 درجة مئوية ، ومقاومة للصدأ، والحفاظ على ليونتها حتى في درجة حرارة الغرفة - وهو مزيج نادر في عالم المعادن عالية الأداءوفق موقع الأرض.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false"> من المعروف أن السبائك الفائقة التقليدية القائمة على النيكل، والتي تُعدّ أساس ريش التوربينات ومكونات المحركات حالياً  تفقد قوتها عند عتبة 1100 درجة مئوية، ويتطلب الوصول إلى درجة حرارة أعلى من ذلك أنظمة تبريد متطورة، وطلاءات خاصة، أو تنازلات في الأداء، أما السبائك الجديدة، على النقيض من ذلك، فتُحقق كل ذلك دون أي تنازلات هندسية مُعتادة.</div></p><h2>سبيكة قوية مصممة للظروف القاسية</h2><p class='article-text'><div data-empty="false">يكمن سر أداء هذه السبائك في تركيبها الكيميائي البسيط وهندستها الهيكلية الدقيقة، حيث تتكون المادة بشكل أساسي من مزيج من الكروم والموليبدينوم، وكلاهما معروف بمتانته وقدرته على تحمل الحرارة، لكن إضافة 3% فقط من السيليكون  يُحدث الفرق.</div></p><h2>البنية الدقيقة للسبائك المدروسة</h2><p class='article-text'><div data-empty="false">يُشجّع السيليكون على تكوين طبقة كثيفة وبطيئة النمو من أكسيد الكروم على سطح السبيكة، وهي درع غير مرئي يمنع الأكسجين والنيتروجين من تحلل المعدن عند درجات الحرارة العالية. </div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">وعلى عكس التصاميم السابقة، يُحقق هذا الدرع ذلك دون تكوين سيليكات هشة ، والتي كانت تُضعف اللدونة وتُعرّض السبائك المماثلة للتشقق.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">قال مارتن هايلماير ، المؤلف المشارك في دراسة نيتشر والأستاذ في معهد كارلسروه للتكنولوجيا: " هذا ليس مجرد تكرار آخر للمعادن الحرارية، لقد تمكنا من التوفيق بين القوة والليونة ومقاومة الأكسدة - وهو مجال تصميمي ضيق للغاية".</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">وذكر موقع Earth.com ، أن الاختبارات المعملية أظهرت أن السبائك حافظت على سلامتها الميكانيكية بعد 100 ساعة من التعرض لهواء بدرجة حرارة 1100 درجة مئوية، متحملةً دورات حرارية متكررة دون أي تدهور ملحوظ، وتقترب درجة انصهارها من 2000 درجة مئوية ، مما يمنحها نطاق تشغيل واسعاً بشكل غير معتاد.</div></p><h2>التأثيرات على الطيران وتوليد الطاقة</h2><p class='article-text'><div data-empty="false">في المحركات النفاثة، تُعدّ كل درجة حرارة إضافية في مدخل التوربين مهمة، ووفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية ، فإن رفع هذه الحرارة بمقدار 100 درجة مئوية يُمكن أن يُحسّن الكفاءة الحرارية بنحو 5% ، مما يُؤدي إلى توفير كبير في استهلاك الوقود في أساطيل الطائرات بأكملها، إلا أن المواد الحديثة تُقيّد درجة حرارة تشغيل المحركات بأمان.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">يمكن لسبائك الكروم-الموليبدينوم-السيليكون الجديدة، التي لم يُطلق عليها اسم بعد، أن تزيد من هذا السقف الحراري، مما يُمكّن المصممين من تقليل متطلبات التبريد وتبسيط تصنيع الأجزاء،  مع تقليل الحاجة إلى الطلاءات أو القنوات الداخلية المعقدة، يمكن أن تصبح الأجزاء أكثر موثوقية وأقل تكلفةً بمرور الوقت.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">يُذكر أن السبيكة صُنعت بتقنية الصهر القوسي، وهي طريقة سهلة نسبياً، وقد ثبت ثباتها حتى بعد المعالجة الحرارية عند درجة حرارة 1600 درجة مئوية</div></p>

أقوى من النار.. ابتكار معدن خارق لا يذوب ولا يتآكل حتى عند 1100 درجة

<p class='article-text'><div data-empty="true"><br></div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">يكشف كنزٌ مخفيٌّ في إسبانيا عن سرٍّ قديمٍ قد يُغيّر كلَّ ما نعرفه عن علم المعادن القديم. تُشكِّل قطعتان أثريتان مُدهشتان مصنوعتان من حديد النيازك تحدِّياً لفهمنا لتكنولوجيا ما قبل العصر الحديدي.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">في كل يوم تفصح لنا الأرض عن بعض أسرارها، تبهرنا فيه بحياة السابقين التي لا نعرف عنها سوى القليل، ما يجعل العقل يحار هل هؤلاء السابقون كانوا بالفعل أكثر منا تقدماً، أم ما وصلت إليه البشرية الآن هو قمة ما وصل إليه الإنسان من تطور؟.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">أخرجت الأرض لنا كنزاً من العصر البرونزي،  قد يُغيّر فهمنا لفنون تشكيل المعادن القديمة، وهو كنز فيلينا، والذي يحوي عدداً من التحف الذهبية التي عُثر عليه قبل أكثر من 60 عامًا في أليكانتي بإسبانيا، وفي هذا المكان وُجد جسمان أروع بكثير من نظيريهما المذهبين، وقد اكتشف الباحثون أن هذين الجسمين الحديديين، اللذين يبدوان عاديين، مصنوعان من شيءٍ خارق: حديدٌ من النيازك، وهي مادةٌ وصلت إلى الأرض من خارج كوكبنا وفق موقع ديلي جالاكسي.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false"><b>كشف لغز كنز فيلينا</b></div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">اكتُشف كنز فيلينا عام 1963 في منطقة إسبانية تُعدّ اليوم جزءًا من أليكانتي، وسرعان ما ساهم اكتشاف 66 قطعة، معظمها من الذهب، في ترسيخ هذا المكان كأحد أهم الاكتشافات في عصور ما قبل التاريخ الأيبيرية، لكن ضمن هذا الكنز كان هناك قطعتان حديديتان حيّرتا علماء الآثار من بين هذه الكنوز البراقة.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">أحد هاتين القطعتين سوار صدئ، والآخر نصف كرة صغير مجوف يُعتقد أنه جزء من مقبض صولجان أو سيف، للوهلة الأولى، بدت هذه القطع في غير محلها، ويوحي مظهرها بأنها مصنوعة من الحديد، وهي مادة لم تكن شائعة الاستخدام في الفترة التي صُنعت فيها القطع الأخرى، وما يجعل هذه القطع مميزةً للغاية ليس عمرها فحسب، بل تركيبها أيضًا، فبعد دراسة القطع الأثرية، وجد فريق من الباحثين بقيادة سلفادور روفيرا-لورينز ، رئيس قسم الترميم المتقاعد في المتحف الأثري الوطني الإسباني، أن هذه القطع مصنوعة من نوع نادر من الحديد - نوع يسقط من السماء.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">تُعرف هذه المادة باسم الحديد النيزكي، وهي غنية بالنيكل، وهي سمة رئيسية تميزها عن الحديد المستخرج من قشرة الأرض، ومن خلال مطياف الكتلة، أكد الباحثون أن كلاً من السوار ونصف الكرة الأرضية يحتويان على نسبة عالية من النيكل، مما يربطهما بالنيازك.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">يتحدى هذا الاكتشاف التسلسل الزمني التقليدي لعلم المعادن الأيبيرية، مما يشير إلى أن هؤلاء القدماء كانوا على دراية بتقنيات تشكيل الحديد المتقدمة قبل بداية العصر الحديدي بوقت طويل، في أيبيريا، حيث لم يكن بدأ الاستخدام الواسع للحديد الأرضي إلا حوالي عام 850 قبل الميلاد، وهذه القطع تعود إلى فترة تتراوح بين 1400 و1200 قبل الميلاد، مما يجعل صنعها يسبق العصر الحديدي بكثير.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false"><b>رؤى جديدة في علم المعادن القديم</b></div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">لا تفتح المادة غير العادية للأجسام نافذة على التكنولوجيا المتقدمة في ذلك الوقت فحسب، بل تشير أيضًا إلى أن  حديد النيازك ربما كان ذا قيمة عالية، حيث استخدمت الثقافات القديمة، مثل حضارة الفرعون المصري توت عنخ آمون، الحديد النيزكي في مصنوعاتها الأثرية، ومن المرجح أن الأيبيريين اعتبروا هذه المادة ذات الأصل السماوي مادةً مميزة، وربما منحوها أهمية روحية أو رمزية.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false"><b>العثور على معدن غريب</b></div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">يُعد اكتشاف هذه الأجسام الحديدية النيزكية في كنز فيلينا أول دليل على استخدام هذه المواد في شبه الجزيرة الأيبيرية، وهذه النتائج نُشرت في مجلة "أعمال ما قبل التاريخ"، وهي مجلة بارزة في علم الآثار الإسباني، وعلى الرغم من أن الأجسام متآكلة بشدة، مما يُصعّب التوصل إلى استنتاجات قاطعة، إلا أن الفريق الذي يقف وراء الاكتشاف متفائل بأن أساليب الاختبار الجديدة يمكن أن توفر بيانات أكثر تفصيلاً لتأكيد هذه النتائج.</div></p>

نتائج البحث عن: معدن خارق

نفايات ثمينة.. قشور البيض تتحول إلى معدن خارق

معدن خارق قد يحدث ثورة في إنتاج الهيدروجين الأخضر

أقوى من النار.. ابتكار معدن خارق لا يذوب ولا يتآكل حتى عند 1100 درجة

اكتشاف مذهل.. كنز أثري عمره 3000 عام يحتوي على مادة من خارج الأرض