بلا ماء... زجاج ذاتي التنظيف يزيل الغبار في 10 ثوانٍ
الغبار موجود في كل مكان. تأتي جسيماته من مصادر جيولوجية مثل الرمال المتطايرة والصخور المفتتة، ومن مصادر بيولوجية مثل حبوب اللقاح والجراثيم، وكذلك من الأنشطة البشرية مثل البناء والتعدين. وبمجرد أن يترسّب، يمكن أن يحجب الرؤية عبر النوافذ ويعيق وصول أشعة الشمس إلى الألواح الكهروضوئية، مما يقلل من كفاءتها.
طرق التنظيف التقليدية تعتمد غالباً على كميات كبيرة من المياه والمنظفات، ما يثير قضايا بيئية ويستهلك الموارد. وفي المباني الشاهقة، يمثل تنظيف الزجاج خطراً على حياة العمال. وحتى عند التنظيف، يعود الغبار سريعاً ليغطي السطح. في الطبيعة، نجد حلولاً ذاتية التنظيف مدهشة كأوراق اللوتس وأجنحة اليعسوب، مثلاً، تمتاز بسطوح فائقة النفور من الماء، ما يسمح لقطراته بالتدحرج وحمل الغبار معها. لكن محاولات العلماء لتقليد هذه الخصائص واجهت مشكلة؛ فهي تعتمد على الرطوبة، ما يجعلها غير فعالة في البيئات الجافة أو الخالية من المياه مثل الفضاء.
يمكن تطبيق الزجاج في واجهات المباني ونوافذ المركبات والألواح الشمسية على الأرض وفي الفضاء (أ.ب)
لطالما جرى استكشاف طرق التنظيف الكهروستاتيكية، والتي تستخدم المجالات الكهربائية لإبعاد الغبار العالق في الهواء. ومع ذلك، غالباً ما كانت هذه الطرق تفشل في إزالة الجسيمات الملتصقة بشدة بالسطح.
الابتكار الصيني الجديد يعالج هذه المشكلة. عبر مجال كهربائي مضبوط بعناية، يمكن للزجاج أن يحرر حتى الجسيمات العنيدة في غضون ثوانٍ. وفي الاختبارات، أزال السطح ما يقرب من 98 غراماً من الجسيمات لكل متر مربع خلال 10 ثوانٍ فقط، بكفاءة بلغت 97.5 في المائة. كما أظهر تأثيراً وقائياً، حيث يمنع الجسيمات الجديدة من الاستقرار على السطح النظيف أثناء تشغيل المجال الكهربائي.
يعتمد تصميم الزجاج على هيكل متعدد الطبقات. الطبقة الأساسية من زجاج الكوارتز، المعروف بمتانته وشفافيته. فوقه طبقة من أقطاب أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) شكّلت باستخدام الحفر بالليزر. وأخيراً، أضيفت طبقة من فيلم بولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) كعازل كهربائي فوق الأقطاب. عند تطبيق إشارة كهربائية مربعة (بجهد 5 كيلوفولت وتردد 10 هرتز)، يتولد مجال كهربائي قادر على تحرير الجسيمات ودفعها عبر السطح. اللافت أن هذا التصميم يحافظ على شفافية الزجاج ولا يؤثر على وظائفه البصرية الأصلية.
لضمان فعالية التقنية في مختلف الظروف، درس الفريق البحثي سلوك الجسيمات تحت تأثير المجال الكهربائي. ومن خلال المراقبة العملية والنمذجة النظرية، حددوا آليتين رئيسيتين لحركة الجسيمات.
الأولى النقل الجانبي العكسي غير المعتاد حيث تتحرك الجسيمات جانبياً في الاتجاه المعاكس لما يُتوقع من القوة الكهروستاتيكية. أما الثانية فهي سلوك القفز حيث ترتفع الجسيمات عن السطح وتتنقل على شكل قفزات قبل أن تُطرد تماماً.
كما حللوا القوى المؤثرة، القوة الكولومية (القوة الكهربائية التي تنشأ بين شحنتين كهربائيتين) وقوة التأثير الكهروانضغاطي تدفع الجسيمات للتحرك، بينما قوة فان دير فالس (قوة التصاق ضعيفة لكنها منتشرة في كل مكان) تجعلها تلتصق بالسطح. ومن خلال تحقيق التوازن بين هذه القوى، يتم تحرير الجسيمات بكفاءة دون إتلاف السطح.
الابتكار يقدم بديلاً مستداماً وخالياً من المياه لطرق التنظيف التقليدية مع سهولة الإنتاج على نطاق واسع (إ.ب.أ)
أكثر التطبيقات وضوحاً لهذا الزجاج ستكون في العمارة ووسائل النقل. واجهات المباني، نوافذ المركبات، والأسطح الزجاجية في البيئات الصناعية يمكن أن تستفيد من التنظيف الآلي الخالي من المياه. يمكن أن تقلل التقنية من تكاليف الصيانة ومخاطر العمل على ارتفاعات أو في أماكن خطرة. كما أن إمكانات هذه التقنية كبيرة في مجال الطاقة الشمسية. على الأرض، قد يؤدي تراكم الغبار على الألواح إلى خفض إنتاج الطاقة بنسب ملحوظة. أما في الفضاء، حيث التنظيف بالماء مستحيل، فإن تراكم الغبار يمثل تهديداً كبيراً لمهام طويلة الأمد. يمكن لهذا النظام الشفاف، الذي يعمل بالكهرباء في بيئة المريخ الرقيقة، أن يطيل عمر المهمات ويحسن الأداء.
الفوائد البيئية واضحة. فالتنظيف التقليدي يستهلك المياه والمواد الكيميائية، بينما يقضي الزجاج الكهربائي على هذه الحاجة، ويقلل بشكل كبير من استهلاك المياه. ولأن العملية سريعة وقابلة للأتمتة، يمكن تشغيلها دورياً للحفاظ على الأسطح نظيفة دون تدخل بشري. كما أن المواد المستخدمة كزجاج الكوارتز وأقطاب » ITO» وفيلم » PET» متوافقة مع عمليات التصنيع الحالية، مما يسهل إنتاجها على نطاق واسع. رغم أن النوافذ التي تنظف نفسها بضغطة زر لم تصبح مألوفة بعد، فإن عمل الباحثين الصينيين يوضح مدى اقترابنا من ذلك. باستخدام المجالات الكهربائية وفهم دقيق لآليات التصاق وحركة الغبار، ابتكروا نظاماً شفافاً وفعالاً ومستداماً قادراً على التنظيف في ثوانٍ.
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الرياض
منذ 3 ساعات
- الرياض
إنجاز سعودي.. أول زراعة قوقعة ذكية بالشرق الأوسط وأفريقيا
حقّق فريق طبي في المدينة الطبية الجامعية بجامعة الملك سعود، ممثلًا بمركز الملك عبدالله التخصصي للأذن، إنجازًا طبيًا يُعدُّ الأول من نوعه على مستوى الشرق الأوسط وأفريقيا، وذلك بإجراء أول عملية زراعة لغرسة قوقعة صناعية ذكية. وأوضحت استشارية الأنف والأذن والحنجرة الدكتورة مريم الجهني، أن الغرسة تُعدُّ من الجيل الأحدث في أنظمة القوقعة الصناعية، وتتميز بقدرتها على تحليل البرامج الصوتية، وتخزينها داخل الغرسة عبر ذاكرة داخلية، مع إمكانية التحديث المستقبلي، مما يسهم في تحسين تجربة المستخدم، ورفع كفاءة المتابعة الطبية. ويُعدُّ مركز الملك عبدالله التخصصي للأذن الأول من نوعه في المنطقة في مجال الإعاقة السمعية وزراعة أجهزة الأذن، حيث يعتمد على أحدث التقنيات الطبية، ويطبّق أعلى المعايير العالمية في مجاليّ التشخيص والعلاج.
الرياض
منذ 3 ساعات
- الرياض
بمشاركة 30 طالبًا من 14 دولة عربية.."أقرأ الإثرائي" يستعرض أدوات الذكاء الاصطناعي وفن المناظرة
اختتم مركز الملك عبدالعزيز الثقافي العالمي (إثراء)، أنشطة ملتقى أقرأ الإثرائي لفئة الكبار وسط مشاركة 30 طالبًا من 14 دولة عربية وهي: السعودية، البحرين، الجزائر، السودان، المغرب، اليمن، تونس، جيبوتي، سورية، عُمان، فلسطين، لبنان، ليبيا، موريتانيا، والذي جاء على مدى 14 يومًا كانت حافلة بالحوارات والجلسات التفاعلية في رحلة ثقافية جمعت بين عبق الورق ورحابة العالم الرقمي بمشاركة نخبة من الكتاب والمؤلفين، ويأتي الملتقى ضمن مراحل مسابقة أقرأ بدورتها العاشرة، حيث يتأهل من الملتقى ستة مشاركين للحفل الختامي للمنافسة على لقب "قارئ العام للعالم العربي"، الذي سيقام 5-6 ديسمبر المقبل. جولة بين رفوف المعرفة على أرفف المعرفة شارك الطلاب في رحلة استكشافية خلال أيام الملتقى لمكتبة إثراء جمعت بين الاستكشاف والتأمل في أثر التعلم المستمر للعقول، حيث فتحت للمشاركين نوافذ التعمق على كنوز الكتب والموارد الرقمية، كما تعرفوا على نظام تصنيف المكتبة وتصفح الأرشيفات، وكيفية الوصول إلى المجموعات متعددة اللغات. الأدب يلتقي بالتقنية عرّج الملتقى نحو التقاطع بين الأدب والتكنولوجيا، حيث كشفت جلسة تفاعلية حول كيفية التعرف على النصوص المُولّدة بالذكاء الاصطناعي. فيما طوّر المشاركون رؤيةً أكثر دقةً لتحديد المحتوى المُنتج بالذكاء الاصطناعي من خلال تحليل الأنماط، ورصد تناقضات الأسلوب، وملامسة غياب العمق العاطفي الذي غالبًا ما يُلاحظ في الأعمال المكتوبة آليًا. وأكمل الدكتور حسن الشريف هذه الرحلة بورشة عملٍ حول توظيف أدوات الذكاء الاصطناعي في الكتابة والترجمة. استكشف فيها السبل التي يُمكن أن تدعم بها أدوات الذكاء الاصطناعي الكُتّاب - بدءًا من إعداد المسودات الأولية والتغلب على عجز الكاتب عن الإبداع، وصولًا إلى توفير ترجمة فورية عبر اللغات. فيما ركّز جزءٌ كبيرٌ من الجلسة على أخلاقيات استخدام الذكاء الاصطناعي، عبر كيفية إسناد الأعمال إلى الأدوات بشكلٍ مناسب، وأهمية الحفاظ على الأصالة، والمخاطر المُحتملة للإفراط في الاعتماد على التكنولوجيا، حيث شجّع النقاش المشاركين على التفكير النقدي في مسؤوليات الكُتّاب المعاصرين في العالم الرقمي، مُعزّزًا فهمًا أعمق للفرص والقيود التي يُمثّلها الذكاء الاصطناعي. رحلة المخطوطة إلى القارئ وفي جلسة شاملة للدكتور محمد الفريح، عرّف المشاركين فيها على عالم نشر الكتب، واستعرض معهم رحلة المخطوطة، من التقديم إلى الطباعة النهائية، مسلطًا الضوء على أدوار المحررين والوكلاء وفرق التسويق ودور النشر. كما ناقش الدكتور الفريح آليات اتخاذ القرار التي يتبعها الناشرون عند اختيار الكتب التي يستثمرون فيها، مقدمًا نصائح للكتاب الطموحين حول كيفية التعامل مع هذا النظام، وأكد أن الكتابة فن، بينما النشر صناعة - وفهم آلية عملها مهم لأي كاتب يطمح إلى نشر أعماله للجمهور. التطور الإبداعي واصل الملتقى تعزيز التطور الإبداعي للمشاركين من خلال سلسلة من تمارين الكتابة الجذابة، والتي صممت لصقل مهاراتهم الكتابية بشكل أكبر ومساعدتهم على الاقتراب من إكمال أعمالهم النهائية، كما شهد الملتقى ورشة عمل قدمتها إيمان العزوزي، ركزت جلستها التفاعلية على فن قراءة النصوص من خلال مجموعة متنوعة من تمارين القراءة، حثت إيمان المشاركين على النظر إلى ما وراء النصوص والتعمق في المعنى والنبرة والبنية والسياق، شجعت الجلسة على النقاش الفعّال والتأمل والتفسير، مما زود المشاركين بالأدوات اللازمة ليصبحوا قادةً أكثر تأملاً. فن المناظرات في سياق آخر قدم الدكتور نعمان كدوه ورشة عمل شاملة حول فن المناظرات، استعرض فيها هيكلية وآليات المناظرة الرسمية، كما عرّف المشاركين على عناصر أساسية، مثل بناء الحجج وتقنياتها، ودور الأدلة، وكيفية عرض القضية بفعالية ووضوح وثقة. من النشرات إلى المقابلات الثقافية على الجانب العملي، رسم الكاتب محمد الضبع ملامح "النشرة الإخبارية الناجحة" كأداة شخصية ومهنية للقيادة الفكرية، بينما أخذت الصحفية والشاعرة د. بروين حبيب الحضور في جولة خلف كواليس المقابلات الثقافية، حيث البحث الدقيق، والإنصات العميق، وصياغة الأسئلة التي تفتح القلوب قبل الإجابات.
الشرق السعودية
منذ 4 ساعات
- الشرق السعودية
"طبقات ردع" متعددة.. تعرف على ترسانة الصواريخ الأرضية الروسية
تعتمد العقيدة العسكرية الروسية على منظومة صواريخ أرضية متكاملة، مصممة لتوفير "طبقات ردع" متعددة. تبدأ هذه المنظومة بصواريخ "إسكندر-إم" التكتيكية للتعامل مع الأهداف الإقليمية، مروراً بصواريخ كروز "P-800 Oniks"، وصولاً إلى الصواريخ العابرة للقارات مثل "Topol-M" و"Sarmat" للردع الاستراتيجي. وتكتمل هذه القدرات بأنظمة متقدمة مثل "Avangard" الانزلاقي، المصمم للتغلب على أي منظومة دفاع صاروخي حالية أو مستقبلية.
