نجح باحثون في تطوير نموذج رياضي مبتكر يمثل آلة حاسبة ذكية، تفتح آفاقاً غير مسبوقة في علم المعادن، من خلال قدرتها على محاكاة نمو البلورات داخل المصهورات المعدنية أثناء تبريدها السريع، وهو ما يعد حجر الزاوية في إنتاج مواد هندسية فائقة القوة.

نقلة نوعية في فهم التصلب المعدني

ابتكر العالمان مكسيم دودوروف وألكسندر دروزين، من الجامعة، نموذجاً رياضياً يعتمد على أساليب الديناميكا الحرارية غير المتوازنة وحساب التفاضل والتكامل التغيري. ويسمح هذا النموذج للعلماء برؤية كيفية نمو البلورات فعلياً في المصهور المعدني، وهو أمر حيوي لتحديد الخصائص النهائية للمعدن، سواء كان عادياً أو هشاً أو فائق الصلابة.

وأوضح الباحثون أن الدراسات السابقة كانت تفترض ثبات تركيز الذرات على سطح المادة المعدنية أثناء التصنيع، إلا أن النموذج الجديد أثبت أن هذا التركيز يتغير في أجزاء من الثانية. ومن خلال اختبار النموذج على نمو بلورات ثلاثي بوريد الحديد (Fe3B)، أثبت الباحثون أن سرعة النمو في المراحل المبكرة تختلف جذرياً عما كان يُعتقد سابقاً.

تطبيقات صناعية واعدة

بفضل هذه الآلة الحاسبة الذكية، سيتمكن خبراء المعادن من ضبط ظروف التبريد بدقة متناهية، مما يمهد الطريق لإنتاج سبائك غير متبلورة ونانوية التبلور، تتفوق بمراحل في قوتها على السبائك التقليدية المستخدمة حالياً. وتشمل التطبيقات العملية لهذه التقنية:

• صناعة هياكل الطائرات والمركبات الفضائية.
• تصنيع أدوات الآلات عالية الدقة.
• إنتاج الأشرطة والأسلاك ذات القوة الفائقة.
• تطوير الطلاءات الواقية المتطورة.

ويؤكد الخبراء أن هذا الابتكار لا يمثل مجرد أداة بحثية، بل يضع حجر الأساس لتصميم مواد المستقبل التي ستلبي متطلبات القطاعات التكنولوجية الأكثر تعقيداً.