العلماء اكتشفوا شكلاً جديداً من الكربون؛ صُلبٌ كالصخرة، ولكنه مرنٌ كالمطاط !

العلماء اكتشفوا شكلاً جديداً من الكربون؛ صُلبٌ كالصخرة، ولكنه مرنٌ كالمطاط !

العلماء اكتشفوا شكلاً جديداً من الكربون؛ صُلبٌ كالصخرة، ولكنه مرنٌ كالمطاط !


باعتباره العنصر الرابع الأكثر وفرةً في الكون، والعنصر الثاني الأكثر وفرةً في أجسادنا بعد الأكسجين، فإن الكربون ليس مجرد المُكوِن الرئيسي لكثير من أشكال الحياة على الأرض وحسب، فعندما يتعلق الأمر بخصائصه الفيزيائية، هناك عددٌ قليل من العناصر بخصائص متنوعة مثل الكربون، فبعض التكوينات الذرية للكربون سوف تؤدي إلى شكل لينٍ، وخفيفٍ مثل الجرافيت، ولكن رتبها بطريقة أخرى وستحصل على ألماس واحدة من أقسى المواد على هذا الكوكب، ثم هناك الجرافين، وهو أقوى مادة معروفة حتى الآن.

ولكن من خلال تسخين الكربون إلى درجة رهيبة 1000 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت)، اكتشف العلماء شكلاً جديداً تماماً لعنصر الكربون، قويٌ جدًا وخفيفٌ جدًا، وأيضًا مرنٌ مثل المطاط وموصلٌ كهربائي جيد.
هذا الشكل الجديد من الكربون يقدم مجموعة من الخصائص الاستثنائية، والطريقة المستخدمة للعثور عليه يمكن أن تؤدي إلى اكتشاف فئات كاملة من المواد التي لم نرها من قبل!

الآن، وقد اكتشف الباحثون أنه إذا سخنت عنصر الكربون إلى ما يقرب من 1000 درجة مئوية، ووضعته تحت ضغطٍ يعادل 250.000 مرة ضعف الضغط الجوي العادي، يمكنك إنتاج شكلٍ قويِّ جداً، وفائق المرونة من الكربون، الذي يمكن أن نرى استخدامه في كل شيء من الهياكل الخارجية إلى سفن الفضاء.

وقال تشى تشنغ تشاو (Zhisheng Zhao) من جامعة يانشان (Yanshan) في الصين: "إن المواد الخفيفة ذات القوة العالية والمرونة القوية مثل هذه؛ مرغوبٌ فيها جدًا للتطبيقات حيث توفير الوزن ذي أهمية قصوى، أكثر من التكلفة المادية".

في الماضي، حاول العلماء صناعة شيء من هذا القبيل ولكن من دون المزج الصحيح بين الحرارة والضغط، أما الآن، فقد وجد تشاو وفريقه أخيراً الظروف المثلى، الأمر الذي يجبر الكربون على التجمع، والاندماج، والارتباط ضمن مجموعة من التكوينات، والنتيجة هي نوعٌ جديد وغريب من الكربون يحتوي على كل من الروابط الشبيهة بالجرافيت والماس، بالإضافة إلى طبقات من الجرافين، والتي تساعد على إيجاد الليونة والقوة في نفس الوقت.

وفي الصورة يمكنك أن ترى ثلاثة أشكال مختلفة يمكن أن تتخذ معاً الشكل الجديد للكربون؛ فالمجالات الحمراء تمثل روابط مثل الألماس، والكرات السوداء تمثل طبقات الجرافين، وتعرف المادة الآن باسم "الكربون الزجاجي المضغوط".

وذكر الفريق في تقريره بأن الكربونات الزجاجية المضغوطة تتميز بقوة مقاومة ضاغطة خاصة؛ أكبر بمرتين من السيراميك المستخدم بشكل شائع، وتُظهِر في الوقت نفسه مرونةً كبيرةً استجابةً للتشوهات الموضعية، كما أنها أقوى بحوالي خمس مرات أقوى من المعادن والسبائك.

سيكون علينا أن ننتظر ونرى الصناعات التي سوف تدخلها هذه المواد الجديدة، ولكن في غضون ذلك، يتوقع الباحثون أن نفس التقنية يمكن استخدامها لإيجاد مجموعة كاملة من المواد لم يسبق له مثيل.
يقول تشاو: "نعتقد أن طريقة التوليف هذه يمكن أن تكون مشحونة لإيجاد أشكال استثنائية أخرى من الكربون وفئات مختلفة تماماً من المواد".

المصدر
sciencealert.com

مراجعة وتعديل: فراس كالو

جميع الحقوق محفوظة © أرابوست

تصميم الورشه