طور باحثون مادة COK-47، وهي مادة تشحيم صلبة تتفوق على الخيارات التقليدية من خلال استخدام جزيئات الماء لتقليل الاحتكاك بشكل فعال، يتميز هذا الابتكار بكونه أكثر متانة وكفاءة، حيث يتكون من صفائح أكسيد التيتانيوم فائقة النحافة التي تُكوِّن طبقة تشحيم منخفضة الاحتكاك في الظروف الرطبة.
أهمية زيوت التشحيم في الصناعات الحديثة
تُستخدم زيوت التشحيم في العديد من الصناعات للحد من الاحتكاك، ومنع ارتفاع درجة الحرارة، وتقليل التآكل، وتحسين كفاءة الطاقة. وفي هذا السياق، يعمل فريق بحثي من جامعة فيينا للتكنولوجيا، بقيادة البروفيسور كارستن غاشوت (قسم علم الاحتكاك والهندسة الميكانيكية) والبروفيسور دومينيك إيدر (قسم الكيمياء)، على تطوير مواد تشحيم متقدمة وذات فعالية أعلى.
تشحيم صلب بتصميم نانوي
يعد COK-47 مادة متطورة ذات بنية فريدة، تختلف عن زيوت التشحيم السائلة التقليدية، فهو عبارة عن مسحوق صلب مكون من طبقات ذرية فائقة النحافة مكدسة فوق بعضها، تشبه رزمة من الأوراق الدقيقة، وعند تعرض هذه الطبقات لجزيئات الماء، تنزلق بسهولة فوق بعضها البعض، مكونةً طبقة تشحيم ذات احتكاك منخفض تُعرف باسم "التريبو فيلم"، مما يجعل هذه المادة فعالة للغاية في البيئات الرطبة.
التقاء الكيمياء العضوية وغير العضوية
على مدار سنوات، درس الباحثون الأطر الفلزية العضوية (MOFs)، وهي فئة جديدة من المواد المصنوعة من كتل بنائية غير عضوية مترابطة بواسطة جزيئات عضوية، يمكن تصميم هذه المواد بدقة على المستوى الذري لاستخدامها في تطبيقات متعددة، مثل إنتاج الهيدروجين وتنقية المياه.
في معظم الحالات، تتكون مركبات MOFs من جسيمات نانوية تحتوي على مجموعات من ذرات المعادن مرتبطة بجزيئات عضوية. لكن ما يميز COK-47 هو احتواؤه على صفائح ثنائية الأبعاد من أكسيد التيتانيوم، مما يؤثر بشكل جذري على سلوكه، وفقًا لما أوضحه الكيميائي بابلو أيالا، أحد المشاركين في الدراسة.
كيف يقلل COK-47 الاحتكاك على المستوى الجزيئي؟
أظهرت الأبحاث التفصيلية أن جزيئات الماء تعمل على فصل الروابط بين صفائح أكسيد التيتانيوم، مما يسمح لهذه الهياكل المسطحة بالانزلاق فوق بعضها البعض، مُكوِّنةً طبقة تشحيم فعالة تقلل الاحتكاك بشكل كبير، خاصةً في الأجزاء المتحركة داخل الآلات.
أداء غير مسبوق لمادة COK-47
أوضح المهندس هانغلين لي، المؤلف الرئيسي للدراسة، قائلا:
"قمنا بمقارنة COK-47 مع مواد تشحيم أخرى من فئة الأطر الفلزية العضوية، وكانت النتائج مذهلة، فقد أظهر COK-47 معامل احتكاك أقل بكثير مقارنة بالبدائل المتاحة حاليًا. بالإضافة إلى ذلك، يتميز بمتانة أعلى من معظم المواد ثنائية الأبعاد الأخرى، مما يجعله خيارا مثاليا للتطبيقات العملية."
فتح آفاق جديدة في علم زيوت التشحيم الصلبة
مع هذا الاكتشاف الثوري، فتح الفريق البحثي مجالا جديدا بالكامل في دراسة زيوت التشحيم الصلبة. والآن، يواصل الباحثون العمل على تحسين خصائص المادة ودراسة كيفية تكييفها مع تطبيقات صناعية محددة لضمان تحقيق أقصى استفادة منها.
يمثل COK-47 قفزة نوعية في عالم زيوت التشحيم، حيث يوفر كفاءة غير مسبوقة في تقليل الاحتكاك بفضل تصميمه الجزيئي المتطور. ومع استمرار البحث والتطوير، قد يصبح هذا الابتكار حجر الأساس في العديد من الصناعات، مما يسهم في تحسين أداء الآلات وزيادة كفاءتها بشكل كبير.
