كشف معهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا عن مشروع بحثي يركز على تطوير الجيل القادم من الفولاذ، وذلك بهدف تزويد صناعة السيارات بفولاذ مبتكر يسهم في تعزيز كفاءة المركبات في استهلاك الوقود وخفض انبعاثاتها الكربونية.

ويُجري البحث الأستاذ المساعد في قسم الهندسة الميكانيكية في معهد مصدر الدكتور راشد أبو الروب، وذلك بناء على تكليف إدارة الطاقة الأميركية له ولثمانية علماء آخرين بمهمة الإشراف على تصميم الجيل القادم من الفولاذ المتطور عالي الصلابة، والذي يجمع بين خفة الوزن والصلابة والمرونة في آن ويفي بمعايير السلامة الخاصة في صناعة السيارات وبثمن يعادل ثمن الفولاذ التقليدي.

وتمكن الدكتور أبو الروب بمشاركة نجم العبد طالب الماجستير في المعهد من تطوير أداة برمجية تتيح وضع تصميم افتراضي للبنية المجهرية للفولاذ، التي تعتبر مصدر صلابة الفولاذ ومرونته، وهذا ما سمح بتصميم واختبار الفولاذ على مستوى مجهري دقيق وبالتالي تمكين الباحثين من تقدير درجة صلابة الفولاذ المقترح وقابليته للتطويع.

ويمثل الفولاذ خيارا مثاليا لصناعة السيارات كونه يجمع ما بين القوة والمرونة، كما أنه أقل تكلفة نسبيا إذا ما قورن بالعديد من المعادن الأخرى، لكن يبقى الفولاذ معدنا ثقيلا، حيث يستحوذ على أكثر من ثلثي الوزن الإجمالي للسيارة، الأمر الذي ينعكس سلبا على كفاءة السيارة في استهلاك الوقود ومعدل انبعاثاتها الكربونية، فعلى سبيل المثال تطلق السيارات على الطرق السريعة في الولايات المتحدة الأميركية وحدها نحو 1.7 مليار طن من الغازات الدفيئة سنويا ما يشكل حوالي 32٪ من إجمالي انبعاثات الكربون السنوية، أما على صعيد دولة الإمارات فتمثل انبعاثات الكربون تحديا كبيرا من حيث تأثيرها على جودة الهواء وجهود الاستدامة بوجه عام، وهذا ما دفع حكومة الدولة إلى استهداف خفضها ضمن أجندة السياسات الخاصة برؤية أبوظبي البيئية 2030.

وتبين أن خفض وزن السيارة بمقدار 10٪ يمكن أن يرفع كفاءتها في استهلاك الوقود بنسبة تتراوح بين 6 و8٪، وبناء على ذلك يبرز دور الفولاذ في تخفيف وزن السيارة وذلك باعتباره أثقل المكونات التي تدخل في تصنيعها.

وبعد الانتهاء من تصميم البنية المجهرية للفولاذ أجرى الدكتور أبو الروب عدة اختبارات لتقييم مستوى مرونة الفولاذ وصلابته في ظروف ومناخات مختلفة.

واكتشف أن إضافة جزيئات نانوية من شأنه أنه يسهم في تعزيز مرونة الفولاذ بصورة كبيرة دون التأثير على صلابته فزادت بنسبة 40 إلى 50٪ بمجرد إضافة مقدار ضئيل من الجزيئات النانوية.

وأوضح الدكتور أبو الروب أن أداة التصميم سوف تتيح للمستخدمين إمكانية إجراء تعديلات على البنية المجهرية للفولاذ وتجريب مقادير مختلفة من الجزيئات النانوية عبر مختلف المراحل إلى أن يتم التوصل إلى مستويات الصلابة والمرونة المطلوبة وذلك عوضا عن القيام بسلسلة طويلة من عمليات التطوير والاختبار في المختبرات، والتي تتطلب تكلفة عالية وأشهر عديدة وتتخللها أخطاء كثيرة، وحالما يتم وضع اللمسات النهائية على التصميم والمركبات يمكن حينها الانتقال إلى مرحلة التصنيع".

ويتميز المنتج الجديد بالعديد من الخاصيات التي تؤهله للاستخدام في عدد من الصناعات الأخرى كالفضاء والصناعات الإنشائية بالإضافة إلى صناعة النفط والغاز التي يمكن أن تحقق فوائد كبيرة جراء استخدام هذا المعدن الذي يتسم بخفة الوزن والمرونة.