أهمية تحضير وتجهيز مناهج علم وهندسة المواد

1998 تقرير1996 عن العلم في العالم

KFAS

مناهج علم وهندسة المواد التكنولوجيا والعلوم التطبيقية

أصبح علماء المواد في كامل النطاق الذي يضم جميع التخصصات والفروع يشاركون بصورة متزايدة في مراحل التجهيز والتشكيل في تطوير المواد.

إضافة إلى ذلك، يتعين على مهندسي المواد أن يتواءموا تواؤمًا تامًا مع الجوانب العملية والنظرية لتصميم المواد وصياغتها.

وقد مهد هذا للدمج الوثيق لمناهج علم وهندسة المواد من حيث جوانبها البحتة والتطبيقية، والتي ينبغي أن ينظر إليها بالضرورة ككل متكامل. وفي الوقت نفسه، أدى هذا إلى تغذية مرتدة وتلاقح مفيدين بين الفهم العلمي والمشكلات الهندسية لتجهيز المواد بطريقة تتيح التحكم في بنيتها وتحسين أدائها وإمكانية الاعتماد عليها وتكرار إنتاجها بتكلفة منخفضة.

وقد أدى إدخال العلم في التجهيز إلى ظهور العديد من تقانات التجهيز الجديدة، التي لولاها لظلت المواد الجديدة أشياء نادرة ولما سجلت المواد الموجودة التحسينات الهائلة التي شهدتها في الآونة الأخيرة.

إن جدوى تحسين خواص المواد الحالية أو استحداث مواد جديدة تمامًا يكادان ينعدمان ما لم يتم تطوير تقانات التجهيز والمعدات والآلات اللازمة لصنع الأجزاء والأشكال والمنظومات الفرعية التي تدخل في المنظومات الفرعية للهندسة المعقدة وفي المنظومات النهائية.

 

وفي المواد الفلزية استخدمت المفاهيم المكتسبة من علم وهندسة المواد في إدخال تحسينات هائلة في خواص وأداء وتكاليف تجهيز جيل جديد من الفلزات والمواد المركبة ذات النسيج الفلزي التي تتميز بأدائها المرتفع مقارنة بالفلزات التجارية التي كانت سائدة قبل عقد واحد.

وقد تحققت تحسينات كبيرة في أداء الفلزات بفضل طرائق التجهيز الجديدة، مثل التجهيز بالتصلد السريع وحقن الفلزات في قوالب، وبطرائق كثيرة أخرى. وفي الوقت نفسه، تقدم الأنواع المختلفة من الأشابات alloys والفولاذ العالي المتانة والمواد المركبة ذات النسيج الفلزي والمنظومات الرقائقية تحسينات هائلة في الأداء والتكاليف وإمكانية التصنيع، فتؤدي بالتالي إلى الحد من منافسة المواد الخزفية واللدائن وتتيح فرصًا لاستخدامات جديدة للفلزات.

فقد جاءت التحسينات التي أدخلت على الفولاذ في السنوات الأخيرة، مثلاً، نتيجة لتقدم المعارف الرائدة في علم وهندسة المواد.

وتوجد الآن مجموعة كاملة من أنواع الفولاذ المتطور، تتصف بالتميز من حيث القوة ومقاومة التآكل وسهولة التشكيل وبإمكانية التحكم بدقة في خواصها الكيميائية وفي البنى المكروية لها. ويمكن تطويعها واستخدامها في السيارات والمباني الحديثة وفي استكشاف البحار العميقة.

 

وأثمرت الفتوحات التي تحققت في طرائق تصميم وتجهيز الفولاذ ظهور مجموعة أنواع من الفولاذ العالي المتانة المنخفض التأشيب (السبائكية)، والفولاذ المقسَّى بالمعالجة الحرارية والفولاذ الفائق النظافة وضروب الفولاذ المتطور المطلي التي تمكن مهندسي السيارات من الإفادة منها في التصنيع والإنتاج بتحسين الأداء والشكل والفخامة وفعالية التكلفة والتصنيع الآلي والمرونة وإمكانية إعادة استخدام مكوناتها.

وأنواع الفولاذ الجديدة المستخدمة حاليًا في السيارات نصفها تقريبًا لم يكن موجودًا قبل ست سنوات. والجيل الجديد الحالي من المنظومات والتقانات المتقدمة للطلاء المتعدد الطبقات تمكن المهندسين من وضع تصاميم خاصة لوقاية سطوح السيارات والأجزاء السفلية لها.

ومنذ عشر سنوات فقط كانت نسبة السيارات التي تحتوي أجسامها على صلب مقاوم للتآكل ومزودة بطلاء فلزي تبلغ 10 في المئة فقط. وتشير التنبؤات إلى أن هذه النسبة في السيارات الجديدة في الولايات المتحدة وأوروبا واليابان ستتراوح، بين 60 و 100 في المئة في منتصف التسعينات.

 

إن تحضير مواد جديدة تمامًا ومواد تقليدية محسنة بدرجة كبيرة، مثل اللدائن والراتنجات المحضرة والألياف والأغشية وأنواع الزجاج النقي وأنواع الخزف المستخدمة في الإلكترونيات والبناء والبوليمرات والمواد المركبة ذات الأنسجة الفلزية وأشابات الألمنيوم والفولاذ المتطورة تتيح ظهور منتجات ذات تطور تقاني متعاظم مثل الأجيال الجديدة من المحركات النفاثة وهياكل الطائرات والسيارات والإنسالات (الروبوتات) والتلفزيونات ومسجلات الفيديو وغيرها.

إن تحول الصناعات الاستهلاكية user industries نحو التقانة المتقدمة وزيادة التعقيد يؤديان إلى تعاظم الشروط التقنية والمتعلقة بالأداء التي يلزم توافرها في المواد، ومن ثم تحفز إلى تطوير مواد متقدمة جديدة ذات خصائص جديدة تمامًا وخواص لم تكن معروفة حتى قبل عقد واحد، وإلى تحسين المواد التقليدية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]