مرحبًا بكم مرة أخرى، جميعًا، في الغوص العميق. هل أنت مستعد لاستكشاف شيء جديد اليوم؟ إنها مادة ربما تستخدمها كل يوم دون أن تعرف ذلك.
أراهن أنك تفعل.
إنها بوليمرات كريستالية سائلة.
هذا صحيح. Lcps.
فهل سمعت عنهم من قبل؟
ربما ليس بالاسم، وربما لا. لكني أضمن لك التفاعل معهم طوال الوقت.
نعم، أعتقد أنك على حق في ذلك. نحن نتحدث عن الأشياء التي تشكل المكونات الصغيرة في هاتفك، والأجزاء الموجودة أسفل غطاء محرك السيارة. كل تلك الأماكن التي لا يفكر فيها معظمنا أبدًا مرتين. والشيء الرائع هو أنهم معروفون بأنهم أقوياء بشكل لا يصدق ويمكنهم الحفاظ على شكلهم حتى في درجات الحرارة المرتفعة.
بالضبط. نعم. وهذا ما سنكتشفه اليوم في بحثنا العميق.
نعم، سننظر في ما يجعلها مميزة جدًا، وكيف نستخدمها فعليًا، ولماذا يجب عليك الاهتمام بهذه المادة غير المرئية عمليًا.
والأشياء الجيدة التي ننظر إليها اليوم تأتي مباشرة من بعض المستندات الفنية المتعلقة بـ LCPS وكيفية عملها.
في عملية القولبة بالحقن، والتي ربما لا يعرفها معظم الناس هي كيف نصنع الكثير من الأشياء اليومية.
إنها.
حسنًا، فلنبدأ بالأساسيات هنا. ما هو بالضبط البوليمر البلوري السائل؟ أعني أن الاسم يبدو عالي التقنية إلى حد ما.
حسنًا، الأمر كله يتعلق ببنيتها الجزيئية. حسنًا، فكر في الأمر بهذه الطريقة. لديك هذه الجزيئات الصغيرة جدًا وكلها تصطف في هذه الصفوف الأنيقة والمثالية، تقريبًا مثل الجنود في التشكيل. هذا هو نوع الترتيب الذي تراه في LCP عند ذوبانه.
حقًا؟ حتى عندما تذوب؟
نعم. هذا هو المفتاح. هذا التنظيم وهذا النظام هو ما يمنحهم قوتهم المذهلة واستقرارهم.
لذا، حتى عندما تذوب، فهي منظمة. هذا البرية. وهذا يختلف تمامًا عن السوائل العادية حيث يكون كل شيء يتحرك بشكل متخبط.
بالضبط. ولهذا السبب نسميها بلورات سائلة.
تمام.
إنها هذه الحالة الواقعة بين الحالة، كما تعلمون، ليست صلبة تمامًا، وليست سائلة تمامًا. وهذا ما يمنحهم تلك الخصائص الفريدة.
لم أفكر أبدًا في العلم وراء شيء مثل شاحن هاتفي، لكن هذا أمر رائع.
يمين. والأمر يتجاوز مجرد كونك قويًا. كما تعلم، فكر في تلك الموصلات الصغيرة في هاتفك أو الأجزاء فائقة التفاصيل داخل الأجهزة الطبية. نحن بحاجة إلى مواد يمكن تشكيلها بدقة مثيرة للسخرية لأشياء من هذا القبيل.
هذا مؤكد.
كما تعلمون، تلك الأجزاء الصغيرة جدًا.
إذًا كيف يمكن لـ LCPS أن يتراكم عندما يتعلق الأمر بالدقة؟ هل هم جيدون في ذلك؟
أوه، إنهم مذهلون. مثل جيدة بشكل لا يصدق. تتمتع Lcps بمعدل انكماش منخفض بشكل لا يصدق عند تشكيلها. نحن نتحدث عن انكماش بنسبة 0.1% أو 0.5%.
واو، هذا صغير.
إنها. انها صغيرة.
لذا، فهي تحافظ على شكلها بشكل مثالي.
يمين.
أعني، يبدو أن هذا سيكون مهمًا للغاية بالنسبة للإلكترونيات، حيث كل شيء صغير جدًا.
إنه أمر بالغ الأهمية والتأكد من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح، كما تعلمون، خاصة في هذه الأجهزة الصغيرة.
حسنًا، لدينا القوة والدقة، لكن ماذا عن المتانة القديمة؟ هل تستطيع LCPS التعامل مع تآكل الحياة اليومية؟
أوه، نعم، على الاطلاق. وإحدى الطرق التي يمكننا من خلالها اكتشاف ذلك هي النظر إلى قوة الشد. إنها في الأساس طريقة رائعة لتوضيح مقدار قوة الجذب التي يمكن أن تتحملها المادة قبل أن تنكسر.
حسنًا، أعطني الأرقام إذن. ما هو نوع قوة الشد التي ننظر إليها هنا؟
حسنًا، تتمتع LCPS بقوة شد تتراوح من 150 إلى 250 ميجا باسكال. لقد اختصرنا ذلك إلى MPA. ولكن لإعطائك فكرة، هذا في الواقع مشابه لبعض المعادن الموجودة هناك.
على محمل الجد، هذا أمر صعب بالنسبة لشيء هو في الأساس من البلاستيك.
إنها.
لذلك أعتقد أن حافظة هاتف LCP من المحتمل أن تنجو من حالة التسرب السيئة جدًا.
نعم، أفضل بكثير من البلاستيك العادي. وفكر في الأمر بهذه الطريقة. الأمر لا يتعلق فقط بالقطرات. يتعلق الأمر بقطع غيار السيارات. كما تعلمون، تحت غطاء محرك السيارة، عليهم أن يتحملوا الاهتزازات والضغط المستمر.
صحيح، صحيح. لذا فإن قوة الشد العالية ستكون مهمة جدًا لأي شيء تحت الغطاء، أليس كذلك؟
أوه بالتأكيد.
لكن الأمور تنثني في العالم الحقيقي أيضًا. مثل أنهم ينحني. فماذا عن قوة الانحناء؟ كيف يفعلون مع ذلك؟
إنهم يقومون بعمل رائع. إنهم ليسوا مترهلين هناك أيضًا. تتمتع LCPS بقوة انحناء تتراوح بين 200 و 300 ميجا باسكال.
رائع. حتى يتمكنوا من التعامل مع الانحناء والثني دون أن ينقطعوا فقط. حسنًا، حتى الآن نعلم أن LCPS قوية ودقيقة بشكل لا يصدق. لكنك ذكرت سابقًا أنهم مثل النجوم عندما يتعلق الأمر بالحرارة. والمواد المصدر لدينا تدعم ذلك. ما الحل مع ذلك؟
حسنا، تصور هذا. داخل محرك السيارة، يمكن أن تكون درجات الحرارة مرتفعة للغاية، مثل أكثر من 200 درجة مئوية.
هذا حار.
نعم، الجو حار للغاية. ومعظم المواد البلاستيكية، سوف تذوب أو تفقد شكلها تمامًا في هذا النوع من الحرارة.
نعم، أستطيع أن أرى ذلك يحدث.
ستكون فوضى. لكن lcps، يمكنهم التعامل معها.
حسنًا، كيف يتعاملون مع هذه الأنواع من درجات الحرارة القصوى؟
إنهم يضحكون عليه فقط. إنهم لا يصدقون. يمكن لـ LCPS التعامل مع درجات حرارة تتراوح من 215 إلى 350 درجة مئوية قبل أن تبدأ في التليين. كما لو أنهم يستطيعون الوقوف في فرن البيتزا ويكونون بخير تمامًا.
هذا هو المكسرات. لذلك فهم في الأساس المادة التي تلجأ إليها عندما تصبح الأمور ساخنة.
الى حد كبير. إنهم يستخدمون جميع أنواع الأشياء التي تكون فيها مقاومة الحرارة أمرًا في غاية الأهمية. مثل أجزاء محرك السيارة التي كنا نتحدث عنها، والإلكترونيات التي تصبح ساخنة للغاية، وحتى الحاويات التي تستخدمها في الميكروويف.
انتظر دقيقة. إذن الحاوية التي أستخدمها لتسخين بقايا طعامي يمكن أن تكون مصنوعة من هذه المادة القوية المجنونة؟
يمكن أن يكون جيدًا جدًا.
من الغريب جدًا أن نفكر في مقدار العلوم والهندسة التي تدخل في شيء نفكر فيه، مثل حاوية بلاستيكية بسيطة.
أنا أوافق؟ وهذه مجرد البداية. تتمتع LCPs بمجموعة كاملة من الصفات المذهلة الأخرى، مثل عزلها الكهربائي، وقدرتها على مقاومة المواد الكيميائية والتآكل، وأكثر من ذلك بكثير.
حسنًا، انتظر الآن. أحتاج أن أسمع المزيد عن هذه الصفات المذهلة الأخرى. دعونا ندخل في ذلك. حسنًا، لقد تعلمنا أن LCPs قوية للغاية، ودقيقة بشكل لا يصدق، ويمكنها التعامل مع الحرارة وكأنها لا شيء. لكنك كنت تقول أن لديهم المزيد من القوى الخارقة.
أوه، بالتأكيد. لقد خدشنا السطح للتو.
حسنًا، أنا مستعد للمزيد. اضربني بتلك القوى العظمى الأخرى. ماذا يمكنهم أن يفعلوا؟
دعونا نتحدث عن خصائصها الكهربائية. هل تذكر أننا تحدثنا عن كيفية استخدام LCPs في الإلكترونيات؟
يمين.
حسنًا، ليس فقط لأنهم يستطيعون صنع مكونات صغيرة ومتينة.
إذن هناك ما هو أكثر من مجرد القدرة على التعامل مع كل التصغير والأشياء؟
بالضبط. LCPs هي أيضًا عوازل كهربائية ممتازة.
حسنا، انتظر. ذكّرني كيف يكون شكل العازل الكهربائي باللغة الإنجليزية البسيطة.
بالتأكيد. وهذا يعني أنهم لا يسمحون للكهرباء بالمرور عبرهم بسهولة. وهذا مهم حقًا في مجال الإلكترونيات. كما تعلمون، فأنت بحاجة إلى التحكم بدقة في الاتجاه الذي يتجه إليه هذا التيار.
لذا فهم مثل رجال شرطة المرور الصغار للكهرباء، يتأكدون من أن كل شيء يسير حيث يفترض أن يكون، أليس كذلك؟
نعم، هذه طريقة رائعة لوضعها. إنها تمنع أشياء مثل التسرب الكهربائي والقصور، كما تعلم، وهذا يضمن أن تلك الدوائر الصغيرة في هاتفك أو جهاز الكمبيوتر الخاص بك تعمل بشكل مثالي.
من المنطقي. لكن لا يمكن أن يكون الأمر متعلقًا فقط بإيقاف الكهرباء، أليس كذلك؟ أعتقد أن LCPs تؤثر أيضًا على كيفية انتقال تلك الإشارات الكهربائية فعليًا.
أنت على حق. يحتوي LCPS على ما يسمى بثابت العزل الكهربائي المنخفض.
ثابت العزل الكهربائي. حسنًا، الكشف الكامل. هذا واحد ذهب فوق رأسي. ماذا يعني ذلك حتى؟
فكر في الأمر. مثله. بعض المواد تشبه الإسفنج. إنهم يحتفظون بالطاقة الكهربائية نوعًا ما، وهذا يمكن أن يفسد الأمور، خاصة عندما يتعلق الأمر بتلك الإشارات عالية التردد.
إشارات عالية التردد؟ هل تقصد أشياء مثل WiFi وشبكات الهاتف الخليوي؟
بالضبط.
نعم.
لكن LCPS، لديهم ثابت العزل الكهربائي المنخفض، لذلك لا يحتفظون بهذه الطاقة. فهو يتدفق بحرية، مما يعني أنك تحصل على اتصال لاسلكي واضح وموثوق.
لذا فهي مثل كابلات الإنترنت عالية السرعة في العالم المادي، مما يضمن وصول المعلومات بسرعة دون أي عوائق.
أحب ذلك. طريقة أخرى جيدة للتفكير في الأمر.
حسنًا، بدأت أفهم سبب أهمية LCPs، خاصة الآن بعد أن أصبحنا متصلين طوال الوقت. ولكن ما هي المواهب الخفية الأخرى التي نفتقدها هنا؟
حسنًا، فلننتقل إلى مقاومتها الكيميائية.
المقاومة الكيميائية؟ لذلك نحن نتحدث عن قدرتها على تحمل كل تلك المواد الكيميائية القاسية دون أن تنهار.
بدقة. و lcps، فهي صعبة حقا في هذا المجال. مرونة على محمل الجد. فكر في تلك البيئات التي يتم استخدامها فيها. مثل محركات السيارات.
يمين؟
هناك جميع أنواع السوائل هناك. البنزين والزيت والمبرد. والكثير منهم أشياء سيئة للغاية ومسببة للتآكل.
نعم، أراهن أن هذه السوائل ستأكل معظم المواد مع مرور الوقت.
بالضبط. لكن lcps، يمكنهم التعامل مع الأمر دون أي مشكلة. لن تتحلل أو تتآكل حتى بعد تعرضها لتلك المواد الكيميائية القاسية لفترة طويلة.
واو، هذا مثير للإعجاب. لذا فهم ليسوا أقوياء فحسب، بل أقوياء أيضًا. وماذا عن الأمور الطبية؟ أراهن أن المقاومة الكيميائية مهمة جدًا هناك أيضًا.
قطعاً. يجب تعقيم الأجهزة الطبية، وتنظيفها طوال الوقت، وغالبًا ما يتضمن ذلك مواد كيميائية قوية جدًا. لكن LCPs، يمكنها تحمل كل هذا التنظيف دون التعرض للتلف، مما يعني أنها تظل آمنة وفعالة للمرضى.
هذا مذهل. يبدو الأمر كما لو أنهم يستطيعون فعل كل شيء. هل هناك أي شيء لا تستطيع LCPS التعامل معه؟
حسنًا، لا يوجد شيء لا يقهر بالطبع. لكن لديهم خاصية رائعة أخرى أود أن أذكرها. معامل الاحتكاك المنخفض لديهم.
معامل الاحتكاك. حسناً، لقد خسرتني. يبدو هذا كشيء من فيزياء المدرسة الثانوية والذي نجحت في حجبه.
انها في الواقع بسيطة جدا. إنه في الأساس مقياس لمدى المقاومة التي تحصل عليها عندما يحتك سطحان ببعضهما البعض. معامل الاحتكاك المنخفض يعني أن الأشياء تنزلق بسلاسة كبيرة.
إذن، مثلًا، الأشياء المطلية بـ LCP ستكون زلقة للغاية؟
ليس بالضرورة زلقًا، ولكن نعم، سيكون الاحتكاك منخفضًا جدًا. فكر في أجزاء الآلات التي تتحرك دائمًا، مثل التروس أو المحامل.
اه. حسنًا، الآن أرى إلى أين أنت ذاهب بهذا. إذا استخدمت lcps، سيكون هناك تآكل أقل في تلك الأجزاء وستعمل الآلة بأكملها بشكل أكثر سلاسة.
بالضبط. تساعد LCPs على تقليل الاحتكاك، ويصبح كل شيء أكثر كفاءة، وتدوم تلك الأجزاء المتحركة المهمة لفترة أطول.
هذا هو تهب ذهني. لقد بدأنا بشيء يبدو مثل البلاستيك البسيط، والآن نتحدث عن أشياء عالية التقنية مثل الاتصالات اللاسلكية والآلات المتقدمة.
وهذا هو الشيء الرائع في lcps. تنوعهم، ومدى إمكاناتهم. وبصراحة، ما زلنا نتعلم كل ما يمكنهم فعله. مع استمرار الأبحاث، أنا متأكد من أننا سنجد المزيد من الاستخدامات لها.
حسنًا، لقد كان هذا غوصًا عميقًا رائعًا. لقد تعمقنا في عالم lcps، واستكشفنا بنيتها، وقوتها، وقدرتها على التعامل مع أي شيء نطرحه عليها تقريبًا. الحرارة والمواد الكيميائية وحتى الاحتكاك.
إنه لأمر مدهش، أليس كذلك؟
نعم.
وقد بدأنا للتو في الكشف عن كل الاحتمالات.
نعم، أعرف. لذا، قبل أن نختتم الأمور، لدي سؤال أخير لك. تحدثنا عن كيفية استخدام LCPs اليوم، ولكن ماذا عن المستقبل؟ ما هي بعض تلك الاستخدامات المحتملة التي تجعلك متحمسًا حقًا؟
أوه، هناك الكثير. إنها أشياء مثيرة حقًا. أحد المجالات التي أهتم بها حقًا هو الإلكترونيات المرنة.
إلكترونيات مرنة، حسنًا، أنا أتخيل مثل الهواتف القابلة للانحناء، الشاشات التي يمكنك طيها.
لقد حصلت عليه.
نعم.
تخيل الأجهزة التي يمكنك لفها أو طيها أو حتى تمديدها دون أن تنكسر. وهنا يأتي دور LCPs. فهي تتمتع بهذه القوة والمرونة وكل تلك الخصائص الكهربائية التي تحدثنا عنها.
لذا فهي مثالية لبناء تلك الدوائر، المكونات التي ستجعل إلكترونيات الجيل التالي تعمل.
بالضبط.
هذا بري. انها مثل مباشرة من فيلم الخيال العلمي. حسنًا، ما هي التطبيقات المستقبلية الأخرى التي ننظر إليها؟ ماذا هناك؟
حسنًا، هناك أمر كبير آخر وهو التصنيع الإضافي. ربما تعلم أنه من الأفضل الطباعة ثلاثية الأبعاد.
أوه نعم، الطباعة ثلاثية الأبعاد. تمام. لكنني لا أرى الاتصال بـ LCPS تمامًا حتى الآن.
لذا فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد تتيح لنا بناء كل هذه الأشكال المعقدة طبقة بعد طبقة. والجزء الرائع هو أنه يمكننا استخدام مواد خاصة لهذا الغرض. وتخمين ماذا؟ لقد بدأنا في استخدام LCPS كمواد طباعة ثلاثية الأبعاد.
مستحيل. حقًا؟
نعم.
لذا انتظر، هل تقصد أنه يمكننا طباعة أشياء لها قوة المعدن، لكنها خفيفة الوزن ومرنة مثل البلاستيك؟
هذه هي الفكرة. وفكر فيما يمكن أن يعنيه ذلك. يمكننا الطباعة مثل الغرسات الطبية المخصصة، والأجزاء فائقة الوزن للطائرات، وحتى القطع الفنية المعقدة، وكلها باستخدام lcps بكل خصائصها المذهلة.
الاحتمالات مذهلة للغاية. إنه لأمر مدهش كيف تشكل هذه المواد المستقبل. إنها مثل التكنولوجيا والابتكار، كل ذلك بفضل lcps.
إنه حقا كذلك. وأنت تعرف ما الذي يجعلني أكثر حماسا؟ ما زلنا نتعلم الكثير عن lcps. هناك الكثير من الإمكانات هناك. ومع استمرار الأبحاث، ليس لدي أدنى شك في أننا سنجد المزيد من الاستخدامات المذهلة لها. أشياء لم نحلم بها بعد.
حسنًا، حسنًا، قبل أن نختتم هذه المناقشة العميقة، أريد التأكد من أن مستمعينا يفهمون حقًا مدى روعة هذه المواد. لذلك دعونا نفعل تلخيص سريع هنا.
هذا جيد.
ماذا تعلمنا؟
حسنًا، LCPs، ليست البوليمر العادي. عندما يتم صهرها، يكون لها هذا الهيكل الخاص، هذا الهيكل البلوري السائل، وهذا يمنحها مزيجًا من القوة والدقة والمتانة التي لن تجدها في أي مكان آخر.
يمين.
أعني أنهم يستطيعون تحمل درجات الحرارة المرتفعة بشكل لا يصدق. إنهم يضحكون على المواد الكيميائية القاسية. يمكنهم حتى تقليل الاحتكاك.
لديهم حقا قوة عظمى في كل مناسبة.
أعتقد أن هذه هي الطريقة المثالية لوضعها. ونحن نرى هذه القوى الخارقة تعمل طوال الوقت في هواتفنا، وسياراتنا، والأجهزة الطبية التي تحافظ على صحتنا، وحتى تلك الحاويات التي كنا نتحدث عنها.
إنه أمر لا يصدق، أليس كذلك؟ هذه المادة التي لم يسمع عنها معظم الناس من قبل تلعب دورًا حيويًا في حياتنا كلها.
أعلم، وهذا يوضح مدى أهمية علم المواد، ومدى تأثيره على كل شيء من حولنا.
قطعاً. لذا إلى كل من يستمع إلينا، في المرة القادمة التي تلتقط فيها هاتفك أو تقود سيارتك أو حتى تقوم بتسخين شيء ما في الميكروويف، خذ ثانية للتفكير في المواد التي تجعل كل هذا يعمل.
نعم. فكر في هذا العلم وراء كل شيء.
وتذكر، أبقِ عينيك مفتوحتين من أجل lcps. إنهم مثل هؤلاء الأبطال المخفيين الذين يعملون بجد لجعل حياتنا أفضل. في العديد من الطرق، هم كذلك. حسنًا، هذا كل ما لدينا اليوم من الغوص العميق في عالم البوليمرات البلورية السائلة. نأمل أن تكون قد استمتعت وتعلمت الكثير.
لقد فعلنا ذلك أيضًا.
وحتى المرة القادمة، استمر في الاستكشاف، واستمر في التعلم، واستمر في التساؤل عن كل تلك المواد الرائعة التي تجعل عالمنا على ما هو عليه الآن.
نراكم المقبل