ترجمة وتصميم بوستر: بهاء محمد

نجحوا علماء الفيزياء من جامعة واترلوا من قياس مدى اسطح المواد الزجاجية التي تتدفق مثل السائل، حتى عندما تكون صلبة.

كانت سلسلة من التجارب البسيطة والانيقة حل لهذه المشكلة التي يعاني منها فيزيائيون الموادالمكثفة على مدى السنوات الــ 20 الماضية.

فهم عملية التنقل  للاسطح الزجاجية تترتب عليه آثار بالنسبة للتصميم وتصنيع طلاء الاغشية الرقيقة وايضاً يضع حدوداً عملية حول كيفية  الصغْر الذي نستطيع ان نجعل اجهزة النانو والدوائر الكهربائية عليه.

العمل هو تتويج لمشروع نفْذ من قبْل فريق بحث بقيادة البروفيسور “جيمس فورست” وطالب الدكتوراه “يو تشاي” من جامعة واترلوا وكذلك باحثين من مدرسة متفوقة للفيزياء والكيمياء الصناعية في فرنسا وجامعة ماكماستر. وقد نشرت هذه الاعمال الرائدة في مجلة (the prestigious scientific journal) هذا الاسبوع.

الزجاج مواد رائعة. في درجات الحرارة المنخفضة يكون صلب، وعند درجات الحرارة المرتفعة يكون سائل، وفي درجات الحرارة المتوسطة، فإنه من الصعب ان نعتبرها صلبة او سائلة، “قال البروقيسور فورست” سطوح الزجاج للبوليمرات لا ينبغي ان تتدفق تحت درجة حرارة التحول الزجاجي , ولكنها تفعل، والسؤال هو لماذا؟ .

الزجاج هو اكثر بكثير من مادة موجودة في الزجاجات والنوافذ. في الحقيقة فأن اي مادة صلبة ذات تركيبة غير منتظمة وغير كريستالية يمكن اعتبارها مادة زجاجية، لذلك المعادن والجزيئات الصغيرة والبوليمرات يمكن صنعها من المواد الزجاجية.

البوليمرات لبنة بناء جميع البلاستك، هي تقريبا مواد زجاجية اكثر من كونها بلورية. وهذه المواد تخضع لعملية الانتقال بين الصلبة الهشة والسائلة المنصهرة في معدل منخفض من درجات الحرارة، والتي تشمل ما يسمى درجة حرارة التحول الزجاجي.

في سلسلة من التجارب، فورست وزملائه بدأوا مع شرائح رقيقة من البوليسترين المكدسة لخلق سلَم من خطوات صغيرة ارتفاعه (100 نانومتر) وسمكه اقل من (0.001 بالمئة) من سمك شعرة الانسان. ثم قيست هذه الخطوات عندما اصبحت اقصر واوسع واقل تحديداً مع مرور الوقت.

رسم بياني يوضح كيف ان السطح العلوي من البوليمر الزجاجي يتحرك مثل السائل. اثنين من الابعاد الشخصية للسطح سمحت هذه الخطوة لعلماء الفيزياء بنمذجة عددية للتغيرات على هندسة السطح فوق وتحت درجة حرارة التحول الحراري.

تظهر النتائج إن اعلى درجة حرارة التحول، يتدفق البوليسترين مثل السائل، ولكن اقل من درجة حرارة هذا البوليمر يصبح صلب مع طبقة رقيقة مثل السائل على السطح.

تمكنه من حساب كيف يمكن ان تتطور هذه البنى النانوية مع مرور الوقت وتحت اي ظروف سيجلب للمهندسين خطوة اخرى نحو جعل تكنولوجيا النانو واقعا يومياً.

– درجة حرارة التحول الزجاجي للمواد (Tg) هي درجة الحرارة التي تكون أسفلها الجزيئات لها قدرة صغيرة على الحركة. وعلى المستوى الأكبر, البوليمرات تكون عندها صلبة وهشة تحت درجة حرارة الأنتقال الزجاجية, ويمكن أن يحدث لها تشوه لدن (plastic deformation) عندما تكون درجة الحرارة أعلى منها. Tg غالبا ما تطبق على الحالة غير المتبلورة وبصفة عامة تطبق على الزجاج واللدائن.[المترجم]
للمزيد حول درجة حرارة التحول الزجاجي
http://ar.wikipedia.org/wiki/درجة_حرارة_التحول_الزجاجي

المصدر المقال:
http://phys.org/news/2014-02-physicists-year-old-debate-glassy-surfaces.html

عدد القراءات (164)

التعليقات

التعليقات

error: النسخ غير مسموح في الإقتباس العلمي بل نقل الفكرة بنص آخر، ولا تنسى الاشارة للمصدر.