מחקר הסגסוגות עובר (גם) לחלל
מאת גל ברקהסגסוגות הן מתכות שעורבבו עם חומרים אחרים (בעיקר מתכות אחרות) במצב נוזלי, ואח“כ התקררו והפכו (שוב) למוצק. אותו הערבוב נותן להם תכונות שונות מאלו של החומרים המקוריים. חוזק מיוחד, משקל נמוך, או עמידות בתנאי הסביבה באופן כללי (עמידות בפני חלודה למשל) הן דוגמאות אופינייות לתכונות שימושיות המופיעות בסגסוגות. הסגסוגות נמצאות בשימוש נרחב כבר יותר ממאה שנה (פלדה, למשל, היא סגסוגת), אך המחקר על יצור הסגסוגות נסוב עד לשנים האחרונות על ניסוי וטעיה בלבד: מערבבים חומרים, ובודקים מהן התכונות המתקבלות. אם רוצים לחזק תכונה כזו או אחרת, מנסים שוב בריכוזים שונים. מציאת הריכוזים האופטימליים ליצור סגסוגת היה (ועודנו, במידה רבה) תהליך ארוך ומיגע, שלא לדבר על כך שגילוי סגסוגות חדשות היה מקרי לחלוטין.
ההתקדמות המשמעותית ביצור הסגסוגות באה בשנים האחרונות, כאשר שימוש במודלים ממוחשבים וסימולציות, מתחילים לאפשר תיכנון ממשי של הסגסוגות, עוד לפני תהליך היצור. בעוד שמידת האמינות של המודלים הנוכחיים לתיאור כימי-פיסיקלי של הסגסוגות היא לא רעה, עדיין קיימות ותפעות שאינן מובנות דיין:
הסגסוגות, כפי שכתבתי קודם, נוצרות תוך ערבוב במצב נוזלי. כשהן מתקררות, נוצרים בהם גבישים של החומרים מהם הם עשויים. גם לאחר שהסגסוגות הופכות למוצקות, אטומים עוברים מגבישים קטנים לגדולים יותר, כך שהגבישים הקטנים נעלמים (או לפחות קטנים) והגדולים רק נהיים גדולים יותר. זוהי אחת התופעות הלא מובנות מספיק, ושיכולות לגרום נזק כאשר השינויים בחומר גורמים לשינוי בתכונותיו (למשל ירידה בחוזקה של הסגסוגת).
אז איך מבינים תופעות לא מוכרות מספיק? ניסויים
הניסויים הטובים ביותר הם ניסויים בהם חלקו של החומר במצב נוזלי, וחלקו במצב מוצק…. אבל קיימת בעיה משמעותית, שלמעשה בלתי אפשרי להתגבר עליה: הגבישים נוטים להצטבר במקום אחד, בגלל משקלם (החומר הכבד יותר שוקע והקל צף).
והפתרון: ניסוי בחלל. לפני כשש שנים, צוות חוקרים בראשותו של פיטר ורהיס, פרופ‘ למדעי החומרים באוניברסיטת נורת‘ווסט (שיקדו אילינויס, ארה“ב) יצרו מתקן, שהוא למעשה תנור להכנת סגסוגת, וטס על מעבורת החלל. הניסוי (הקצר יחסית - 10 שעות אורכו) הוביל לתוצאה שלא תאמה להנחות המקובלות באותו הזמן. לכן, כדי ללמוד עוד, החליטו על ניסוי חוזר שימשך תקופת זמן ארוכה יותר, על תחנת החלל הבינלאומית.
בעזרת הניסוי החדש, שיועבר לתחנת החלל (בגלל אסון הקולומביה לא ברור מתי בדיוק, אך זהו אחד הניסויים שיועלו לחלל יחסית בקרוב) יהיה ניתן ללמוד עוד, ולהשתמש בידע כדי לשפר את תכנון החומרים ואת החומרים עצמם. כך, שוב בעזרת המחקר בחלל, יהיה אפשר להוזיל ולייעל את היצור של שלדות מכוניות, חלקי מטוסים, ועוד דברים רבים אחרים, כאן, על פני הקרקע.
מקור מידע: Science@NASA
