أول تقنية في العالم لطباعة مجسمات دقيقة بتفاصيل عالية الدقة

في خطوة رائدة، نجح علماء من كوريا الجنوبية في تطوير تقنية مبتكرة لطباعة هياكل مجهرية ثلاثية الأبعاد فائقة الدقة، باستخدام مادة MXene النانوية ثنائية الأبعاد، المعروفة بتركيبها الفريد من طبقات المعدن والكربون.
مادة مثالية بإمكانات مذهلة
اكتُشفت مادة MXene لأول مرة في الولايات المتحدة عام 2011، واكتسبت شهرة بفضل موصليتها الكهربائية العالية وقدرتها الفائقة على التدريع الكهرومغناطيسي، ما جعلها تُلقب بـ"المادة المثالية". وعلى الرغم من استخدامها الواسع في صناعة البطاريات عالية الكفاءة، فإن تحدياتها التقنية حالت دون استخدامها في الطباعة ثلاثية الأبعاد حتى الآن.
نقلة نوعية في تكنولوجيا الطباعة
يمثل هذا الابتكار إنجازاً علمياً فريداً، إذ يفتح آفاقاً جديدة لاستخدام المواد النانوية في تطبيقات متقدمة، ويُعد خطوة واعدة نحو مستقبل أكثر تطوراً في مجال التصنيع الدقيق.
ولمعالجة هذه التحديات، قدّم فريق أبحاث الطباعة ثلاثية الأبعاد الذكية في معهد KERI "كيري"، بقيادة الدكتور سول سونغ كوون، تقنية فريدة.
وكان استخدام مادة MXene في الطباعة ثلاثية الأبعاد صعباً نظراً لحاجتها إلى إضافات (مواد رابطة)، وكان تحقيق اللزوجة المناسبة للحبر تحدياً، ويؤدي أي تركيز عالٍ من MXene إلى انسداد الفوهة، بينما يؤدي انخفاض التركيز إلى عدم فعالية الطباعة.
وإضافةً إلى ذلك، أضعفت المواد المضافة خصائص MXene الأصلية، مما حدّ من إمكاناته، وللتغلب على هذه التحديات، استخدم باحثو المعهد طريقة Meniscus، حيث تُشكّل القطرة سطحاً منحنيًا تحت ضغط ثابت دون أن تنفجر بفعل الخاصية الشعرية.
باستخدام هذا النهج، تم تطوير حبر نانوي للطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال نشر مادة MXene شديدة الامتصاص للماء في الماء دون الحاجة إلى استخدام أي مادة رابطة. هذا الابتكار يُتيح إمكانية طباعة هياكل دقيقة وعالية الدقة حتى عند استخدام حبر منخفض اللزوجة.
يُعد تصغير حجم الهياكل المطبوعة ثلاثية الأبعاد خطوة ثورية في تطبيقات الأجهزة الكهربائية والإلكترونية. ففي مجالات مثل البطاريات وتخزين الطاقة، يساهم هذا التقدم في زيادة مساحة السطح وكثافة التكامل، مما يعزز من كفاءة نقل الأيونات ويُحسن من كثافة الطاقة بشكل كبير.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

العين الإخبارية

٣٠-٠٤-٢٠٢٥

• العين الإخبارية

أوروبا تتابع الغابات من الفضاء بواسطة «بيوماس»

أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية القمر الاصطناعي"بيوماس"، الثلاثاء 29 أبريل/نيسان، في مهمة لمراقبة الغابات وقياس كمية الكربون المختزنة فيها. انطلق القمر الاصطناعي على متن صاروخ "فيجا- سي" من قاعدة كورو الفضائية في غويانا الفرنسية في أمريكا الجنوبية، في تمام الساعة 5:15 صباحا بتوقيت شرق الولايات المتحدة (9:15 بتوقيت غرينتش)، وقد أُتيحت متابعة الإطلاق مباشرة عبر البث الرسمي لشركة "أريان سبيس"، المسؤولة عن تشغيل الصاروخ. ويعد هذا الإطلاق الرابع من نوعه لصاروخ "فيجا – سي " الذي يبلغ طوله 35 مترا، والثاني منذ تعرضه لعطل تقني في مرحلته الثانية أدى إلى فشل مهمة سابقة في ديسمبر/كانون الأول 2022. وأثبت الصاروخ كفاءته مجددا بنجاح إطلاقه لقمر المراقبة "سنتينيل-1 سي"، في ديسمبر/كانون الأول الماضي. ومن المتوقع أن يصل "بيوماس" إلى مدار شمسي متزامن على ارتفاع 666 كيلومترا فوق سطح الأرض بعد نحو 57 دقيقة من الإقلاع، ليبدأ لاحقًا فترة من الاختبارات الفنية قبل الشروع في مهمته العلمية التي تمتد لخمس سنوات على الأقل. رادار فضائي يرصد الغابات والكربون ويستخدم القمر الاصطناعي جهاز رادار متطور من نوع "الرادار ذي الفتحة الاصطناعية (سار)، والذي يمكنه اختراق الغطاء النباتي وجمع بيانات دقيقة حول ارتفاع وهيكل الغابات في مختلف أنحاء العالم. وتتيح هذه التقنية قياس كمية الكربون المختزنة في الأشجار، وكيفية تغيرها بمرور الوقت. وذكرت "أريان سبيس" أن البيانات التي سيجمعها "بيوماس" ستوفر رؤى أعمق حول معدلات فقدان المواطن الطبيعية، مما يسهم في تقييم تأثير ذلك على التنوع البيولوجي في النظم البيئية للغابات. يُعد "بيوماس" جزءًا من سلسلة "مستكشفي الأرض" التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، والتي تهدف إلى تعزيز فهمنا للكوكب والتغيرات البيئية التي يشهدها. aXA6IDgyLjI3LjIyOS4xNTAg جزيرة ام اند امز FR

البيان

٢٥-٠٤-٢٠٢٥

• البيان

«بولينيا» فجوة ضخمة تظهر في القطب الجنوبي وتحير العلماء

حدث مفاجئ لفت أنظار العلماء حول العالم، تمثل في ظهور فجوة ضخمة في جليد البحر ظلت مفتوحة لعدة أسابيع، ما أثار تساؤلات حول الآليات التي تقف وراء هذه الظاهرة. وقد ظهرت هذه الفجوة، المعروفة علميًا باسم "بولينيا"، فوق منطقة ماود رايز في المحيط الجنوبي، وهي منطقة معروفة تاريخيًا بتكوّن مثل هذه الفتحات بين الحين والآخر. البولينيا هي مناطق في الجليد البحري تذوب فيها الطبقة الجليدية أو تتكسر، مما يكشف عن مياه المحيط أدناها. ورغم أن هذه الظواهر ليست نادرة في المناطق القطبية، فإن حجم الفتحة واستمراريتها في ماود رايز يجعلها استثنائية. ويُعتقد أن الجبل البحري الضخم الكامن تحت بحر ويديل، والمعروف باسم ماود رايز، لعب دورًا محوريًا في تكوين هذه الظاهرة بمرور السنوات. وقد تم التعرف على المنطقة لأول مرة كنقطة ساخنة لتكوّن البولينيا بين عامي 1974 و1976 عندما رُصدت فتحة أكبر بكثير. ويعتقد العلماء منذ وقت طويل أن الجبال البحرية والتيارات المحيطية تساهم في تكوين الفجوات من خلال خلق دوامات تحت الماء تحتجز المياه المالحة والدافئة، ما يُضعف الجليد من الأسفل. من بين العوامل المؤثرة، برزت ظاهرة "نقل إكمان" — وهي حركة تيارات مدفوعة بالرياح تدفع المياه المالحة نحو المنطقة، مما ساهم في ذوبان الجليد من الأسفل وأبقى الفتحة مفتوحة لأسابيع. وفي عام 2017، وبعد عقود من غياب الفتحات الكبيرة، ظهرت فجوة ضخمة مجددًا فوق ماود رايز، ما دفع العلماء إلى تكثيف أبحاثهم لفهم الأسباب الكامنة وراء هذه الظاهرة غير المعتادة. وتشير الدراسات إلى أن قوة التيار الدائري المعروف باسم "دوامة ويديل" قد ازدادت في تلك الفترة، ما ساهم في جلب المياه الدافئة من الأعماق إلى السطح، وبالتالي أضعف الجليد. لكن ما حيّر العلماء هو استمرار الفجوة خلال فصل الشتاء القطبي القاسي. وقد كشفت أبحاث حديثة أن العواصف الخارجية — وهي ظواهر جوية ازدادت حدتها مع تغيّر المناخ — لعبت دورًا كبيرًا في الحفاظ على الفجوة مفتوحة. هذه العواصف ساعدت على دفع الجليد إلى الخارج، بينما أدت "أنهار الغلاف الجوي"، وهي كتل ضخمة من بخار الماء، إلى إضافة حرارة إلى السطح، ما زاد من ضعف الجليد. ويزداد دور تغير المناخ وضوحًا في هذا السياق، حيث إن التغيرات في الظروف الجوية والمحيطية نتيجة الاحترار العالمي قد تزيد من تكرار وحدة هذه العواصف. ووفقًا لدراسة نُشرت في مجلة «ساينس أدفانسيس»، فإن العلماء يحذرون من أن هذه التحولات قد تؤدي إلى تسارع ذوبان الجليد في القارة القطبية الجنوبية، وزيادة التقلبات الجوية. ورغم أن ظاهرة بولينيا قد تبدو محلية، إلا أن آثارها قد تكون عالمية، إذ تؤثر على أنماط دوران المحيطات، وخاصة «الحزام الناقل العالمي»، الذي ينظم توزيع الحرارة والكربون على كوكب الأرض.

صحيفة الخليج

١٨-٠٤-٢٠٢٥

• صحيفة الخليج

«أسمنت ذكي» يُولد الكهرباء ويخزنها

في إنجاز علمي قد يُحدث تحولاً جذرياً في مستقبل البنية التحتية للمدن الذكية، طور باحثون مادة أسمنتية مبتكرة لا تقتصر وظيفتها على الدعم الهيكلي فحسب، بل تمتلك أيضاً القدرة على توليد الكهرباء وتخزينها. المادة الجديدة هي مركب يجمع بين الأسمنت والهيدروجيل، ابتكره فريق بحثي بقيادة البروفيسور تشو يانغ من جامعة جنوب شرق الصين. واستلهم الفريق تصميمه من البنية الطبقية الموجودة في سيقان النباتات، ما أتاح ابتكار مادة قادرة على تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية. ومن المقرر أن يُعرض هذا الابتكار في مؤتمر SynBioBeta العالمي للبيولوجيا التركيبية لهذا العام، خلال جلسة تحمل عنوان «التغلب على انبعاثات الكربون من صناعة الخرسانة»، والتي ستناقش التحديات البيئية التي تفرضها الخرسانة التقليدية، والدور الذي يمكن أن تلعبه المواد الحيوية المُهندسة، مثل هذا المركب الجديد، في دفع عجلة البناء المستدام. ويعتمد المركب المطور على خاصية يُطلق عليها «التأثير الكهروحراري الأيوني»، وهي ظاهرة طبيعية موجودة في الأسمنت، حيث يمكن توليد الكهرباء من الفروقات الحرارية. إلا أن هذه الخاصية لم تكن قابلة للتطبيق العملي من قبل، بسبب بطء حركة الأيونات داخل البنية الكثيفة للأسمنت التقليدي. ويُعد هذا الابتكار خطوة واعدة نحو استخدام مواد بناء ذكية تُسهم في تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية، وتُمهد الطريق لمبانٍ ذاتية التوليد للطاقة، وأكثر توافقاً مع معايير الاستدامة البيئية.