ثورة المواد الحديثة - الجزء الرابع

فيرو فلويد

 

Ferrofluid

ايه الي يحصل لما نحط اجزاء حديد نانوية في قلب سائل غروي , نفط , ماء ؟

فيرو فلويد هو الاجابة

ببساطة كده عبارة عن سائل بيتأثر بالمغناطيس , والموضوع دا ليه تطبيقات حديثة مفيدة جدا

عايز تشوف مدي روعة المادة دي :

http://goo.gl/BZ1EnB

لو عايزين تعرفوا بتتعمل ازاي :

http://goo.gl/IatrIZ

يا تري بتستخدم في ايه ؟

هي ليها استخدامات كتير ؟

تشحيم وحماية محرك الاقراص الصلبة (هارد الكومبيوتر )

توصيل الحرارة في مكبر الصوت

وكالة ناسا بتستخدمهم في بعض الاجهزة المهمة في مركبات الفضاء

اخفاء المركبات عن الرادار

 ايروجيل

Aerogel -

انا مبتكلمش علي قالب الطوب , 

انا بتكلم علي المربع الصغير الي تحته دا 

مع المادة دي , الهواء بقا يقدر يشيل اوزان كمان

دا بقا اسمه ايروجيل او الدخان المجمد 

بيتكون من 99 % هواء والواحد الي باقي دا عبارة عن ثاني أكسيد السيليكون (غالبا)

والبتاع دا كمان ردئ التوصيل للحرارة ويقدر يتحمل اوزان ثقيلة تصل 4000 وزنه

بس هو ليه وزن اصلا 

طب بيستخدم في ايه الايروجيل دا ؟

كرات البنج بونج الخفيفة 

بدل رواد الفضاء - حيث ستملئ البدلة به لمنع برد الفضاء من قتلهم

وكذلك سفن الفضاء ( في المستقبل ان شاء الله )

وكذلك سيستخدم في عزل النوافذ

ودا فيديو للكبير دا :

http://goo.gl/V9pTg1

 بيرفلورو كاربونز

Perfluorocarbons -

عبارة عن سائل تحوي كمية كبيرة من الاكسجين مما يجعل تنفسك للسائل ممكن

الحكاية دي حاولوا يعملوها في الستينيات علي الفئران بس فشلت ( مع نسبة ضئيلة جدا للنجاح )
حيث ان الفئران ماتت بعد ساعات والعلماء رجحوا موتهم الي خوفهم من الغرق 
حاليا ملهاش استخدام كبير بس لو استخدمت يبقا في تجارب الموجات فوق الصوتية
وكمان صعب اننا نتنفس تحت الماء بسبب تركيب الرئة الخاص بالانسان
بس مستقبلا ليها استخدامات كتيرة ,
في الغواصات , الغوص تحت الماء ,, الخ
بس الفكرة هتبقا استخلاص الاكسجين الزائد من الماء
ودا فيديو :
http://goo.gl/8tGjm8

 انابيب كربون نانوية

Carbon Nanotubes -

الانابيب دي تعبر معجزة , وهتفيدنا في المستقبل كتير 

المعجزة الصغيرة دي 

كانت مصادفة اثناء تجربة اخري
والعلماء هيتجننوا من كتر استخداماتها المفيدة
تعتبر اقوي مادة اكتشفها الانسان حتي الان سلك بسمك شعرة رأس ممكن تتحمل وزن سيارة
بس في مشكلة , الانابيب دي نانوية يعني تجميعها مع بعض هو دا المهمة الصعبة
استخداماتها :
الاستخدامات الحالية بالفعل :
اصغر بروسسور كومبيوتر 
اقل مقاومة في دائرة كهربية
بطاريات اكثر كفاءه 
الواح شمسة افضل
درع واقي بسمك ورقة يمكنه وقف الرصاص

نظارات شمسية لا تنكسر ابدا 

وفي المستقبل بقا 
في توصيل الكهرباء في المنازل 

اطلاق السفن الي الفضاء
وادي فيديوهين :
http://goo.gl/xQKMGe
http://goo.gl/nAO5xt

الطوب الزجاجى ...----------------------
هو عبارة عن طوب مصنوع من الزجاج الشفاف أو النصف شفاف أو الملون 

قد تُحاط الطوبة الزُجاجية بإطار من المعدن لـ تسهل به عملية الرص ، وتثبيت الطوبة بالأُخري
يُعتبر عازلاً جيداً ضد الحرارة والبرودة بسبب الفراغ المملوء بهواء ساكن بالداخل.

* المميزات :
--------------
1- توفير الاضاءه الهادئه
2- منظر جمالى رائع
3- توفير الخصوصية
4- عازل جيدا للصوت
5- عازل جيدا للحرارة والبروده

* العيوب :
--------------
1- تكلفة التنفيذ عاليه
2- تجعل الغرفة باردة اثناء الشتاء
3- ثقيل الوزن
4- يحتاج الى طرق خاصه فى البناء

 الومينا شفافة

Transparent Alumina -

قبل ما اتكلم عنها , الالومينا دا عبارة عن أكسيد الألومنيوم ودا مركب كميائي وليه استخدامات كتير منها
صناعة الداهنات - الورق - الادوات المعملية 

قدروا بقا يعملوها شفافة
وهي دلوقت نفس قوة المعدن , يعني نقدر نصنع طيارات شفافة 
ايه بقا استخداماتها ؟
هتستخدم عسكريا علشان يعملوا درع ممكن تشوف من خلاله ( في الحروب)
لانه مضاد للرصاص
معني كده اننا ممكن نعمل نوافذ مضادة للرصاص منه ؟
اه ممكن
وادي فيديو للدرع :
http://goo.gl/fWV6S1

 سوائل لا تخضع لقوانين نيوتنNon-Newtonian Fluids -

يعني ايه ؟يعني تمشي عليه ومتغرقش 

بس تمشي بسرعة 

تقدر تتنطط فوقها كمان بس المهم متثبتش في مكانك شوية
ودا فيديو :
http://goo.gl/VquCKV

 الموصلات المرنة

Elastic Conductors -

عارفين دي بتاع ايه ؟موصلات بتستخدم فى الموبايلات والاجهزة الالكترونية القابلة للثنى 

وبتكون خفيفه جدا جدا , يعني لو بصيت علي الشاشة الي عندك دلوقت احتمال تلاقيها متقلش عن 2 كجم 

الموصلات المرنه دي عبارة عن سائل ايوني مخلوط بانابيب كربون نانونية
استخداماتها :
بالاضافة الي صناعة الشاشات المرنة ( يمكن ثنيها )
عايزين بقا يعملوا حاجات تانيه كتير بالموصلات دي , كاميرا مرنة مثلا ( استخدامات طبية )
عارفين الدكاترة عايزين يعملوا ايه ؟
يحطوا كاميرا بداخل العين وتسجيل كل ما يشاهده الانسان

ثورة المواد الحديثة - الجزء الثالث

 النجم النيترون

Pulsar!

المادة  بتتكون من ذرات

والذرات ديه بتتكون من نواة "بروتونات ونيترونات" وبيدور حوليها الالكترونات!!!

بس اللي انت متعرفوش ان معظم الذرة فراغ! 

بسبب المجالات الكهربية بين الالكترون والبرتون. 

طيب ايه اللي هيحصل لو جبت غاز زي الهيدروجين كدة وضغطوا؟؟؟؟ الذرات هتقرب من بعض! 

لحد لما يتحول لسائل!!!

عادي جدا! طب لو ضغطوا تاني؟؟؟؟؟ 

الذرات هتقرب من بعض تاني! لحد لما يتحول لمادة صلبة! "نظريا بالمناسبة"

بس كل ده انا بقرب الذرات من بعضها بس...يعني الذرة نفس الحجم برضوا؟ 

يعني ذرة الهيدروجين في السائل هي هي في الغاز!

طب ايه اللي هيحصل لو الضغط زاد بطريقة خيالية لدرجة اني "علي المستوي الذري" قربت الالكترون من النواة؟؟؟؟

وفضلت اضغط واضغط واضغط!!!!!!

اللي هيحصل ان الالكترون هيتحد مع البروتون ويبفقد الشحنة الكهربية بتاعتوا! يعني هيبقي نيترون!

يعني المادة هتبقي عبارة عن نيترونات متراصة جنب بعض!!! 

مفيش فراغ في المادة. عبارة عن نيترونات بس!!!!!

وده بالظبط اللي بيحصل في النجم النيتروني! كتلة جبارة!!!

طبعا مفيش منها علي الارض ومينفعش نعملها علي الارض علشان احنا بنتكلم علي ضغط هايل جدا!

يجي 23 بار ولا حاجة!

لك ان تتخيل ان معلقة واحدة من المادة ديه هتوزن علي الارض 100 بليون كيلوجرام علي الارض!!

والصورة ديه لنجم نيتروني اسموا الارملة السوداء. البالسر هو الجزء اللي بينور في قلبها بالمناسبة!

النيتروس

الاول كده اكيد سمعت كلمة نيتروس دي ف fast and furios او شوفتها ف نيد فور سبيد طب ايه هو النيتروس 

غير انو حاجة بتجنن العربية و تخليها تطير 

المهم النيتروس او اكسيد النيتروس بقى بمعنى اصح ده ف الاصل غاز عديم اللون و اسمه غاز الضحك اللي بيخلي الناس مجانين و كذلك العربيات 

ده فكرة عمله بسيطة اوي كل الموضوع بيبقى فيه انابيب فيها النيتروس ده ف العربية و اول ما بتحتاجه بتفتح الصمام 

و يتضخ النيتروس للغرفة الاحتراق جوا الموتور بس هو مش بيتحرق زي ما في ناس كتير فاكرة ! هو اسمه اكسيد نيتروز يعني N2O يعني نيتروجين و اكسجين و لما بيتفكك بيطلع غاز ثلثيه اكسجين )و ده اكتر بكتير من الهواء الجوي اللي بيحتوي بس على خمسه اكسجين) و طبعا الكمية الكبيرة من الاكسجين اللي اتولدت دي هتولد طاقة هايلة عن الاحتراق 

النيتروجين اللي نتج عن تفكك اكسيد النيتروس ده بيساعد ف تبريد غرفة الاحتراق جوا الموتور عشان بيبقى في كمية حرارة كبييييرة ناتجة عن الاحتراق

في 3 انظمة لضخ اكسيد النيتروس

1 . الضخ الجاف :-

في هذا النظام يدخل غاز النيتروز مخلوطا بالهواء عبر خلاط (jet) ويُحدد حجم هذا الخلاط كمية غاز النيتروز الداخلة إلى المحرك ومن ثم القوة الحصانية المستخرجة.

وهو ابسط انظمة الضخ ولاتستطيع الحصول على قوة كبيرة منه ..

2. ضخ سائل احادي :- 

في هذا النظام يُضخ غاز النيتروز المسال مخلوطا بالوقود إلى داخل المحرك. وفي النظام الأحادي يغذي المحرك بخلاط واحد (jet) من النيتروز

3. ضخ سائل مباشر :-

يختلف هذا النظام عن النظام الأحادي في أنه يوفر خلاطا لضخ الوقود المخلوط بالنيتروز لكل سلندر, ويعد هذا النظام هو أقوى أنظمة ضخ النيتروس وأكثرها تعقيدا يعني لو انت عربيتك 4 سلندر هيبقى 4 خلاطات و تعيش انت بقى حياتك 

مميزاته وعيوبه

اولا التكلفة قليلة بالنسبة للطاقة لقوة المحرك الناتجة .. و صيانته مش زي التيربو ع طول ع طول ... 

لو انت مش عايز تستخدمه عادي يعني اكيد مش طول الوقت شغال بعكس التيربو و السوبر تشارجر 

اللي بيفضلو شغالين طول ما العربية شغالة و طبعا ليه نظلم تبريد ذاتي يعني بيبرد نفسه بنفسه زي ما قولنا النتيروجين بيبرد الحرارة الناتجة لان درجة حرارته منخفضة جدا 

ثانيا العيوب :- المفروض متشغلوش اكتر من 15 ثانية عشان لو استخدمته اكتر من كده هتلاقي كل حاجة نطت من مكانها و مش هتلاقي موتور

و طبعا لو تم التركيب من غير متخصص بيؤدي سعات لكوارث لا قدر الله 

عنصر اليورانيوم

شوية معلومات علي السريع :
العدد الذري 92 , الوزن الذري 238.02891
يذوب عن درجة حرارة 1.135 c
تم اكتشافه عام 1789

هنتكلم شوية عن مميزاته
لونه ابيض فضي ( مش اخضر زي البعض متصور)
اشعاعه ضعيف ( مش قوي زي البعض متصور , بس انا بتكلم علي الحالة العادية له)
موصل ردئ للكهرباء
قوامة متماسك واكثر صلابة من العناصر الاخري
ولكن اضعف من المعدن بشئ بسيط
وهو اثقل عنصر تجده في الطبيعة
و مش نادر زي ما يعتقد البعض
دا حتي موجود في كل حاجه , كل مليون جزء من التربة في كام جزء
وموجود في الماء وفي الصخور ,,, الخ
استخدامه بقا حاليا بيستخدم في الاغراض النووية
سواء الاستخدام الجيد (توليد الكهرباء ) والسئ ( الحروب والاسلحة النووية )
وعلي فكرة اليورانيوم غير مستقر
يعني اونت ماسكه ممكن ينفجر
والناس الي وصلوا 2 ثانوي عرفوا فترة عمر النصف
فترة عمر النصف لليورانيوم 238 هي 4.47 بليون سنة بس 

ثورة المعادن - الجزء الثانى - أغلى 10 معادن ف العالم

 أغلى 10 معادن ف العالم 

من الارخص للأغلى 

المرتبة العاشرة

 ,,الذهب ويصل سعر الجرام لحوالى 56 دولار

المرتبة التاسعه

 الروديوم الجرام الواحد ب 58 دولار

(فلز نادر الوجود في الطبيعة لونه أبيض فضي، ومقاوم ممتاز للتآكل وعاكس بشكل كبير. ويستخدم أصحاب المصانع الروديوم النقي في المراحل الأخيرة من صناعة المجوهرات والأنوار الكاشفة. كما يستخدم في التوصيلات الكهربائية، ويسبك مع البلاتين لصناعة المحركات التوربينية للطائرات للحصول على صلابة عالية جدا).

المرتبة الثامنة

البلاتينيوم الجرام الواحد يصل سعره ل 60 دولار

(ويطلق عليه إسم بـ”الذهب الأبيض” فهو معدن ثمين لونه رمادي مائل إلى أبيض، ويعود أصل كلمة بلاتين إلى كلمة أسبانية وهي (بلاتا) وتعني (الفضة الصغيرة)، والبلاتين أقوى من معدن الحديد وله مرونة الذهب. وهو أيضا لا يصدأ كالحديد ولا يفقد بريقه عند تعرضه للهواء لفترات طويلة كالذهب، وذلك لأنه لا يتفاعل مع الأكسجين أو مركبات الكبريت الموجودة بالهواء، كما إنه لا يتأثر بالحموض التي تذيب معظم الفلزات الأخرى. يستخدم البلاتينيوم في الطب وفي الصناعة وكمجوهرات وأيضا في المختبرات الكيميائية).

المرتبة السابعه

البلوتونيوم الجرام الواحد ممكن يصل سعره ل 4000 دولار 

(معدن مشع وسام ثقيل جداً وعالي الكثافة، أكثف من الرصاص بـ 1,74 مرة تقريبا, أكتُشفَ في الولايات المتحدة عام 1940 وهو عنصر قابل للأنشطار, وتستَخدم طاقته لصناعة القنابل النووية ويستخدم في إنتاج الطاقة في بعض المفاعلات النووية).

المرتبة السادسة

الباينايت الجرام الواحد بحوالى 9000 دولار

(ويطلق عليه إسم الماس الأحمر وهو أحد أنواع الأحجار الكريمة النادرة الوجود في العالم ولا توجد في كل العالم إلا في مينامار).

المرتبه الخامسة

التافيايت سعر الجرام الواحد 20 ألف دولار

(وهو من الأحجار الكريمة شديدة الندرة وبسبب هذه الندرة لم يذكر أي إستخدام لهذه الأحجار إلا كمجوهرات وأحجار كريمة).

المرتبة الرابعه

التريتيوم يصل سعر الجرام الواحد إلى 30 ألف دولار 

(وهو عنصر مشع يستخدم في استخراج الطاقة الذرية بالاندماج، كما يتسبب في إطلاق وإشعال التسلسل المفجر في القنبلة الهيدروجينية. ويبلغ وزنه ثلاثة أضعاف وزن الهيدروجين العادي. يرجع أصل الاسم تريتيوم إلى الكلمة اللاتينية Triومعناها ثلاثة.)

المرتبة الثالثة الألماس

: حيث يصل سعر الجرام الواحد لأنقى وأجود أنواعه إلى 55 ألف دولار

المرتبة التانية الكاليفونيوم

: 27 مليون دولار أمريكي للجرام الواحد

(بدأت حكاية هذا العنصر الغريب في عام 1952 م بعد البحث في حطام القنبلة الهيدروجينية الأولى التي فجرتها الولايات المتحدة في مجموعة جزر أنوتيك بالمحيط الهادي حيث تمكن العالمان الأمريكيان ( كوننجام ) و ( اسبراي ) العاملان بهيئة الطاقة الذرية الأمريكية من اكتشاف العنصر 252 في الجدول الدوري والمسمى بـ ( كاليفورنيوم Californim).حيث تمكن العالمان من تصنيع هذا المصدر في مفاعلات نووية خاصة بكميات صغيرة جدا.

يعد العنصر ( كاليفورنيوم 252 ) من أدق العناصر وأغزرها وأكثرها تكلفة بعد المادة المضادة حتى إنه لا ينتج منه سنويا أكثر من 0.2 جرام فقط . كمية قليلة لكن تتمتع بمزايا وفؤائد لا حصر لها. فهذا المصدر فريد من نوعه من بين 2000 نظير مشع. إذ أنه تبعث منه نيوترونات بكميات عالية تصل إلى 2 تريليون نيوترون في الثانية لكل جرام واحد فقط. والميزة الكبرى لهذه النيوترونات الدقيقة أنها تحوي نفس خواص النيوترونات المتولدة من المفاعل الذري, لذا يعتبر الجرام منها مفاعلا ذريا بالغ الدقة والصغر وفائدته لا توصف مقارنة بتكلفته مهما كانت باهظة قياسا بالمفاعلات التقليدية الأخرى. الميزة الأخرى التي يتميز بها هذا المصدر هو أنه يتحلل ببطء فيطلق فيضا من النيوترونات لفترة كبيرة ( فترة عمر النصف له 2.6 سنة ولنتخيل الكمية التي يطلقها خلال تلك الفترة. يفضل العلماء استخدام الكاليفورنيوم 252 لسهولة نقله بطريقة غير مكلفة ودون مخاطر المفاعلات التقليدية والمعجلات و التبريد وخلافه من مشاكل الأمان النووي المعروفة).

المرتبة الأولى المادة المضادة

 Antimatter

 تبلغ تكلفة إنتاج الجرام الواحد من هذه المادة 62.5 تريليون دولار للجرام الواحد...

ثورة المواد الحديثة - الجزء الاول

اولا ; السائل الفائق

في كام حالة للمادة!

 "صلب, سائل , غاز" وطبعا هيجي ناس ويقولولنا بلازمة! احنا بقي مش هنتكلم علي دول.

مش هنتكلم عن دول لانهم قتلوا بحثا. احنا النهاردة جايين لسبب تاني خالص.

السائل الفائق او

 super fluid

ديه حالة جديدة وصلنلها بالصدفة!!! طبعا انتوا عارفين ان اصغر درجة "نظريا" هيا صفر كلفن واللي هوا -273 تحت الصفر....العلماء بقالهم كتير بيحاولوا يوصلوا للدرجة اللي "نظريا" بينعدم عندها الحجم والضغط!!! هما كانوا بيوصولوا ازاي ديه مش موضوعنا بس الفكرة وهما رايحين المشوار ده وتقريبا كدة عند 2 درجة كلفن او ما يعادل -271 درجة سيلزسيوس العلماء اكتشفوا السائل الفائق ده اللي بيتحدي قوانين الفيزياء المعروفة! طب ازاي؟

اولا لما السائل بيبرد حركتوا بتقل...علي المستوي الذري. يعني ايه برضوا؟ يعني الذرات اللي هيا في حالة حركة ديه بتبقي ابطأ والنظرية بتقول ان عند الصفر المطلق المادة بتقف علي المستوي الذري! واحنا عايزين نعرف ايه اللي بيحصل للمادة لما فعلا بتقف عن الحركة! مش عارفين كلها نظريات لسة! بس ده برضوا مش موضوعنا!

اول حاجة السائل ده مقاومتوا للحركة بتبقي صفر!!! صفر يا حضرات!!! صفر يا سادة!!!! يعني لو حركتوا في مجرا بيفضل يتحرك للمالانهاية!

طيب حاجة كمان! السائل ده مقاومتوا الكهربية بتبقي صفر برضوا!!! 

يعني انت كل اللي عليك توصل فيه تيار مرة واحدة وتشيل مصدر التيار والكهرباء هتفضل تمشي جواه للابد!!!! مش فاهم برضوا! 

يعني لوا افترضنا انك عندك سلك الكهرباء من السوبر فلويد ديه! 

انت يدوبك تدي دفعة كهربية واحدة وشيل مصدر الكهرباء واقفل الدايرة والشقة عندك هتفضل منورللابد. 

طيب اخر خاصية للسائل ده انوا بيكره الجاذبية !!! 

يعني لو انت حطيتوا في كباية. هيطلع ويتسلق الكباية لحد لما يوصل للحافة وينزل تحت الكباية. يعني هوا بيتحدي جاذبية الارض.

ودا فيديو بيوضح المادة 

http://www.youtube.com/watch?v=2Z6UJbwxBZI

ثانيا مادة الجرافين 

معروف ان الماس - ذو اصل كربونى - هو اصلد المواد الموجوده

لكن العالم الروسى أندريه جايم قدر يخلق - يعنى اده مش موجوده في الطبيعه بل صنعت في المعامل - ماده هي اصلد من الماس وبرضه اصلها كربونى اللى هي " الجرافين"

وكان اول مره يتم انتاج الجرافين عام 2004

من اهم خصائصه:

1- ماده ثنائيه الابعاد وهى بكدا تختلف اختلاف تام عن اى ماده موجوده

2- سمكها ارق من الورق بمقدار مليون مره – على حد قول البروفيسر بيتر جروس رئيس معهد ماكس بلانك –

3- موصل رائع للتيار الكهربى والحرارة

4- اصلب من الماس وأقوى أكثر بـ 300 مرة من الفولاذ

5- منعدم النفاذيه للغازات

تم صناعه اول مستقبل ترانزستور من الجرافين بسمك 0.1 من النانو – ارق اربع مرات من ارق ترانزستور من السليزيوم – ومش محتاج تبريد بيشتغل بكفائه عاليه في درجه حراره الغرفه مما أتاح امكانيه استخدام الكترون واحد للتشغيل بسرعه تبلغ 100 ضعف سرعه الترانزستور الموجود حاليا

يعنى من الاخر ممكن بكره تلاقى جهاز كمبيوتر تستخدمه ميداليه لا وكمان هيبقى اسرع وادق من اى جهاز موجود دلوقتى

الفيدو للتوضيح

http://www.youtube.com/watch?v=cdBaoAz9LmI

ثالثا الهيليوم 3...

هو غاز ينشأ عندما تتحلل مادة تريتيوم الاشعاعية، وهو من ضمن أغلى 10 معادن ف العالم حيث يكلف الجرام الواحد 1000 دولار, ولدى العلماء امل في استخدام هذا الغاز من اجل انتاج الطاقة من عملية الالتحام، نفس العملية التي تجري في الشمس، غير ان المعضلة ان هذا الغاز نادر على الارض الى درجة ان ناسا قامت بدراسة إمكانية انتاج الغاز على ارض القمر، حيث جزيئاته القادمة من الشمس متجمعة هناك .

http://www.youtube.com/watch?v=F7X1TMWGtKo