مشروع بحثي: استخدامات المواد المركبة النانية لمنشآت سكنى الحجاج بمنى

Abstract

المواد المركبة (Composite) عبارة عن خليط من مواد صلبة لمادتين أو أكثر، تعطي في مجملها خواص إضافية تتخطى خواص المواد الأصلية الداخلة في التركيب. والمواد المركبة النانية (Nanocomposite) عبارة عن امتداد تقني للمواد المركبة عمومًا وتشتمل على مواد تقوية عند مقياس النانو (1 نانومتر = 10-9 متر) كمثل الأنابيب الكربونية النانية، وهي مواد واعدة بخواص خارقة مقارنةً بما هو معروف ومألوف حتى الآن. وقد أصبح من الممكن حاليًا بفضل استخدام المواد المركبة النانية إنشاء منشآت كانت لعهد قريب تعتبر من الخيال العلمي كمثل أجنحة الطائرات التي تنثني وتلتوي وتنحني في آن واحد كمثل أجنحة الطير دون أن تنكسر، وكمثل المصعد الفضائي الذي أسست اليابان من أسابيع معدودة له شركة رأس مالها 10 مليارات دولار والذي كان لعهد قريب يعتبر حلمًا يراود العلماء يتعذر تحقيقه نظرًا لعدم وجود مادة إنشائية بالكفاءة اللازمة لبناءه حتى ظهرت المواد المركبة النانية. ويمكن تطوير منشآت خاصة بالحج على شكل خيام كبيرة ومنشآت متعددة الأدوار (2-3 أدوار) تتمتع بالقوة الخارقة وخفة الوزن وسهولة التركيب والمقاومة للحريق وللبلل وانعدام السمية وبالعزل الحراري من المواد المركبة النانية. وثمة بدائل أخرى من المواد المركبة النانية التي لها مدى واسع من التطبيقات هي البوليمرات المخلوطة مع الطين الناعم (Polymer-clay) والتي شدت إليها الكثير من الباحثين منذ العام 1990م وتزعم أبحاثها فريق من شركة تويوتا اليابانية. كما ظهرت في السنوات الأخيرة المواد المركبة النانية المبنية على المواد العضوية – اللاعضوية (Organic - inorganic) والتي أظهرت خواصًا غير عادية جذبت إليها الكثير من اهتمام الباحثين. مثال على ذلك مادة السليكا (Silicate clay) والتي تم إضافتها كمادة لتقوية البوليمرات وبنسبة مئوية قليلة. هذه المادة أصبحت تضاهي مواد البوليمرات المحشوة بكميات كبيرة من كربونات الكالسيوم (Calcium Carbonate) أو شعيرات الزجاج (Fiber Glass). ويمكن التحكم في خواص المواد المركبة النانية بعدد من العوامل منها: نسبة سطح إلى حجم الجسيمات النانية، طريقة تحضير المادة المركبة النانية، اتجاهات المواد النانية داخل الوسط وطبيعة التماسك بين المواد النانية والوسط الضام Matrix Material. تتلخص فكرة هذا البحث في التعرف على أفضل البدائل من المواد المركبة النانية ذات الخواص المطابقة لشروط الصحة والسلامة للحجاج، وتوفير مساحات إضافية للحجاج لا سيما بمنى على شكل خيام ومنشآت متعددة الأدوار مما يسمح باستيعاب عدد أكبر من الحجاج بيسر وسهولة، ومبدئيًا فإن أفضل الحلول قد يكمن في المواد النانية المقواة بالأنابيب الكربونية النانية المدعومة بالمواد البلوميرية لما تتميز به من كما الخواص غير المسبوقة.