ثورة في عالم العلوم والهندسة «النانو تكنولوجي»

يبحث العالم عن كل ما هو جديد من أجل الوصول إلى أهدافٍ كان من الصعب تحقيقها مسبقًا، وهناك أسرار قد تُغيِّر العالم لم يلتفت إليها الإنسان بعد.

والقضية المهمة المطروحة في هذا المقال هي النانو تكنولوجي التي تعدّ ثورة في عالم العلوم، ويمكن استخدامها في شتى المجالات مثل الطب والهندسة والإلكترونيات وغيرها، وإن كنّا سنركز هنا على الهندسة المدنية وأهمية استخدام هذه التقنية فيها، والتطورات التي سنحصل عليها بداخل هذا التخصص.

تقنية النانو، علم من علوم الهندسة الذي يتعامل مع الجسيمات التي يقل حجمها عن (١٠٠ نانو متر)، وهي بالفعل دراسة لمعالجة المواد على نطاق الجزيئية والذرية.

في السنوات الأخيرة أظهرت تقنية النانو إمكانيات في مجال الطب الحيوي، والإلكترونيات الطبية، والروبوتات، وغيرها الكثير، ولا تعد التكنولوجية النانوية علمًا جديدًا كما يعتقد البعض، بل هي امتداد للعلوم والتقنيات، ونتج ذلك التطور عام ١٩٨٠م، ومنها بعض الأمثلة: مجهر المسح النفقي عام ١٩٨١م، اكتشاف جزيئات الفوليرين عام ١٩٨٥م، مع توضيح وتعميم إطار عمل مفاهيمي لأهداف التكنولوجية النانوية، والتي بدأت بكتاب محركات الإبداع ١٩٨٦م، ويرجع اكتشاف ذلك المصطلح إلى العالم "ريتشر فينمان ١٩٥٩م"، في محاضرة في الجمعية الفيزيائية الأمريكية حيث قال: "يوجد حيز كبير داخل الذرة"، لكن كلامه لم يؤخذ على محمل الجد إلى أن تبينت صحته في ما بعد، ونستعرض في هذا المقال أهم الأفكار التي تفيد في مجال الهندسة المدنية والبناء، كما سنناقش آفاقها المستقبلية.

تطبيقات على استخدام تقنية النانو تكنولوجي في مجال الهندسة المدنية والبناء

ينطوي استخدام تقنية النانو في البناء على تطوير مفهوم جديد وفهم لترطيب جزيئات الأسمنت، واستخدام مكون مثل «الألومينا والسيليكا والجزيئات النانوية الأخرى» وبفضل هذه التقنية تصبح الخرسانة أقوى وأكثر متانة، كما توضع بشكل أسهل.

تقنية النانو في مجال الخرسانة

تعرف هذه التقنية بأنها استخدام جزيئات صغيرة جدًا من المواد، إما من تلقاء نفسها، وإما من خلال التلاعب بها لإنشاء مواد جديدة واسعة النطاق.

ويتم إجراء الكثير من تحليل الخرسانة على مستوى النانو من أجل فهم هيكلها وسلوكها باستخدام هذه التقنية التي وضعت للدراسة على هذا النطاق، مثل «مجهر القوة الذرية، المسح المجهري للإلكترون».

إن فهم بنية وسلوك الخرسانة على المستوى الأساسي هو استخدام مهم ومناسب للغاية لهذه التقنية، ويعدّ أحد هذه التطورات التي حققتها دراسة الخرسانة في المقياس النانوي هو أن تعبئة الجسيمات في الخرسانة يمكن تحسينها باستخدام السيليكا النانوية، مما يؤدي إلى تكثيف البنية الدقيقة والبنية النانوية؛ والذي ينتج عنه تحسين الخصائص الميكانيكية.

بالإضافة إلى الأسمنت يمكن أن نتحكم في تدهور التفاعل بين «هيدرات الكالسيوم، والسيليكات الأساسية للخرسانة» الناتجة عن ترشيح الكالسيوم في الماء، وهذا يؤدي إلى تحسينات في المتانة والديمومة للخرسانة.

وأحد الأمثلة الناجحة على هذه التقنية هي أجهزة الاستشعار الداخل في صنعها تقنية النانو، والتي تستخدم لمعرفة خصائص عمر الخرسانة المبكر، وهذا مفيد للغاية حيث يوفر الوقت والجهد والمال.

تقنية النانو في الزجاج

يعد الزجاج المضاد للحرائق أحد تطبيقات تقنية النانو تكنولوجي، وهو عبارة عن طبقة شفافة منتفخة واقعة بين ألواح زجاجية كطبقة بينية، هذه الطبقة مكوّنة من الجزيئات النانوية لغبار السليكا 2 sio التي تتحول بدورها إلى درع نارية شفافة عند تعرّضها للحرارة.

تقنية النانو في مقاومة الحرائق

عن طريق أنابيب الكربون النانوية «cnts» مع المادة الأسمنتية من أجل صناعة مركبات من الألياف يمكنها أن ترث بعضًا من الخصائص المميزة لأنابيب الكربون النانوية مثل «المقاومة».

تعد ألياف البولي بروبلين «Polypropylene fibers» من إحدى الوسائل المتاحة لمقاومة الحرائق، وهي خيار أرخص من العزل التقليدي للحرائق.

إن العالم بحاجة إلى تقنيات أحدث مما هو موجود الآن، للتوصل إلى أجهزة ذات تطور عالٍ في مجال الطب لعلاج الأمراض المختلفة، وعليه فإن هذه التقنية إذا تم تطويرها بشكل سريع وصحيح، فسوف نجد العديد من الحلول للأمراض المختلفة.

اقرأ أيضًا: العفو الرئاسي.. نقطة ومن أول السطر