خبر 7 مواد جديدة تحدث ثورة في عالم البناء

فلسطين اليوم

لا تزال الفجوة بين العلوم المادية وواقع البناء الفعلي واسعة وبعيدة جداً، حيث يمكن أن يستغرق نقل الاكتشافات الحديثة في مجال الهندسة من المختبرات إلى مواقع البناء عقوداً طويلة، كما أن المهندسين المعماريين والمهندسين المدنيين يواجهون الكثير من التحديات أثناء قيامهم بتشييد البناء، كحدوث الزلازل الكبيرة أو النقص في ​​موارد البناء ناهيك عن التكلفة الهائلة.

لذلك وإنطلاقاً من هذه العوامل كان لا بد من إيجاد جيل جديد من المواد الذكية الخاصة بالبناء، فخلال الشهر الماضي، تم تقديم العديد من الدراسات الرائعة، وعلى الرغم من أن بعضها في مراحل التجارب الأولية في المختبرات، إلا أن هذه المشاريع تعطي لمحة عن المنحى الذي يتجه إليه علم البناء، وكيف يمكن ان تبدو المباني خلال شهور أو سنوات أو حتى عقود القادمة.

نستعرض هنا بعض المشاريع التي تم طرحها مؤخراً من قبل الباحثين المختصين بمواد البناء، والتي يتم العمل حالياً على تطويرها:

1- طلاء يمكنه رصد التصدعات في هيكل البناء

يبدو هذا الاختراع أقرب لأن يكون مأخوذاً من مشهد لأحد أفلام السرقات، حيث يقوم خبير الكومبيوتر في فريق اللصوص بسحب أي نموذج لأي مبنى يريده، ويقوم بعدها بتحديد المكان الأمثل لاختراق هذا المبنى، ولكن هذه الافلام اصبحت واقعاً، فقد استطاع فريق من جامعة ولاية نورث كارولينا وجامعة شرق فنلندا تطوير نسخة عملية لهذه الرواية الكلاسيكية، وذلك باستخدام طلاء توصيلي، وقد أوضح الباحثون طريقة عمل هذا الطلاء من خلال دراسة قاموا بنشرها في شهر تموز الماضي كما يلي: أولاً، يتم وضع أقطاب كهربائية في جميع أنحاء الطبقة الخارجية للمبنى، ثم يتم وضع طبقات الطلاء الموصل عليها، بعد ذلك، يتم تمرير تيار من خلال الاقطاب الكهربائية، ومن خلال استخدام خوارزمية معقدة، يمكن رصد أي تغيّر يتم على الجهد الكهربائي، وفي حال رصد التغير، سيعمل النظام على تحديد المكان المعطوب.

إن استخدام هذا الطلاء على المباني سيحدث ثورة هندسية، كما تتوضح فائدة هذا الاختراع في حال استخدامه في المباني القديمة، أو المباني التي تقع في مناطق الزلازل، كما يمكن استخدام هذه التقنية لرصد الشقوق التي قد تحدث في هياكل محطات الطاقة النووية.

2- حبل من الألياف الكربونية يمكن أن يضاعف من ارتفاع ناطحات السحاب

إحدى أهم المشاكل التي تواجه المهندسين عند بناء الأبنية الشاهقة الارتفاع هي معالجة تقنيات المصاعد فيها، فعند الوصول الى ارتفاع معين تصبح كمية الحبال الحديدية المستخدمة لرفع الأشخاص إلى الأعلى ثقيلة جداً، إلّا أن إحدى الشركات الفنلندية وجدت حلاً بديلاً لذلك، فقد قامت الشركة بتطوير حبل مصنوع من ألياف الكربون أخف وزناً من الحبال الحديدية بـ 90 % ويمكنه دعم سحب المصاعد لارتفاعات تصل إلى ضعفي الحد الحالي، ويدعى هذا الاختراع باسم (UltraRope)، حيث يمكنه تحمل ثقل المصعد على إرتفاع يصل لكيلومتر، ويعتقد أن هذا الاختراع قد يحدث تغييراً في مجال خدمة المصاعد، كون عمره الإفتراضي هو ضعفي عمر الحبل الحديدي التقليدي.

3- مواد بلاستيكية تضيء بقوة الرياح

مادة ال (Mechanoluminescence) هي مادة تحتوي بداخلها على مواد معينة تضيء عند وضعها تحت الضغط الفيزيائي، حيث قام فريق من معهد Daegu Gyeongbuk Institute للعلوم والتكنولوجيا في كوريا الجنوبية بتطوير هذه المادة، عن طريق وضع مادة ملونة فسفورية مصنوعة من كبريتيد الزنك المطعم بالنحاس في البلاستيك، ويقوم هذا الخليط بإصدار ضوء أبيض عند تعرضه لضغط ميكانيكي، وللاستفادة من طاقة الرياح، قام الباحثون بتشكيل البلاستيك على شكل أنابيب، بحيث تقوم هذه الانابيب بالانثناء وانتاج الضوء عند تعرضها للضغط الناجم عن قوة الرياح، إن هذا الاختراع قد يغير من واقع البناء على المستوى العالمي، حيث ستضيء واجهات الابنية عند هبوب الرياح، والمنارات ستتوهج لتبث المعلومات حول الظروف الجوية.

4- خلايا شمسية شفافة تماماً

إن الألواح الضوئية التي يتم تركيبها حالياً على النوافذ من السهل أن يتم ملاحظتها، وذلك بسبب لمعان خلاياها بألون قوس قزح، إلّا أن الباحثين في ولاية ميشيغان استطاعوا تطوير نوع مختلف تماماً من مكثفات الطاقة الشمسية التي يمكن تثبيتها على أي نافذة، حيث تقوم هذه المكثفات باستغلال الموجات الغير مرئية من الضوء – الأشعة فوق البنفسجية والأشعة القريبة من تحت الحمراء – وتعمل على توجيهها نحو الخلايا الشمسية المدمجة عند حواف الألواح، وبهذا يمكن الحصول على مواد تستطيع إنتاج الطاقة من أشعة الشمس يمكن تثبيتها على النوافذ والأبواب.

5- الخيزران يمكنه الصمود أمام الحديد والخرسانات

يعتبر الخيزران من النباتات القليلة التكلفة والسريعة النمو، كما أنه يتمتع بقوة مدهشة، وهذا ما دفع فريق الباحثين التابعين لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بقيادة (ورنا جيبسون) لدراسة كيف يمكن الاستفادة من هذا النبات لاستخدامه في البناء، حيث أجروا دراسة تهدف لمعرفة سبب صلابة هيكل الخيزران، وتبين بالنتيجة أن المواد عند حواف قضيب الخيزران أكثر كثافة وأقوى من المواد الموجودة في وسطه، ولهذا اقترحوا أن يتم استخدام الخيزران لصناعة مواد البناء الثانوية، مثل رقائق الخشب، والتي من شأنها أن تجعل المنازل والمباني أقوى، وأرخص، وأقل تأثيراً على البيئية.

6- طوب يستخدم مبدأ لعبة الليغو (LEGO)

إن استخدام تقنية الليغو (تركيب المكعبات) في البناء قد يكون الحل الأمثل للهندسة المعمارية الجاهزة، كون هذه التقنية تسهل من ترابط المواد مع بعضها بسرعة، كما انها لا تترك مجالاً لوجود الفقاعات الهوائية التي تسمح بدخول المياه بين أحجار البناء، مما يجعل البناء أكثر تماسكاً وصلابة، هذا السبب دعا شركة تدعى (Kite Bricks) لتطبيق مبدأ الليغو كأساس لمواد البناء، حيث قامت باختراع طوب أسمنتي مصبوب يترابط مع بعضه بطبقة لاصقة، ويتم بعدها ملئ الثقوب بالحديد المسلح لتعزيز هيكل البناء، وما تزال الشركة تعمل على الانتهاء من زيادة فعالية المواد حتى تستطيع البدء بانتاج هذا الطوب في اقرب وقت ممكن.

7- ورق حائط يمكنه شحن الهواتف

من المعروف سابقاً أن الصوت يستطيع نقل الطاقة، ولكن إحدى الشركات الجديدة التي تسمى (uBeam) تريد تحويل هذه التكنولوجيا إلى منتج يتم استخدامه في البناء، حيث يقوم جهاز إرسال بتحويل الكهرباء إلى صوت باستخدام الموجات الفوق صوتية، ويقوم جهاز استقبال مثبت على الجهاز اللاسلكي للهاتف بالتقاط الصوت وتحويله مرة أخرى إلى طاقة، وباستخدام هذه التقنية يمكن شحن أي جهاز أثناء المشي حول المنزل، وحالياً تعمل شركة (uBeam) على وضع تقنيتها في ورق الجدران أو في القطع الفنية.