علم مواد ستون فقرات فناوری است

دکتر محسن اسماعیلی برنده جایزه آکادمی رویال علوم مهندسی سوئد که موفق به ابداع شیوه ای برای افزایش مقاومت خوردگی آلیاژهای منیزیم شده بود، در مصاحبه ای با خبرگزاری مهر به پرسش های مهر پاسخ داد.

 

* ممکن است در مورد دستاورد خود به زبان ساده توضیحاتی را ارائه دهید؟ همچنین از اهمیت و کاربرد این دستاورد صحبت کنید؟

امروزه تغییرات اقلیمی بعنوان یک نگرانی جدی برای ملت ها به حساب می آید. کوه های یخ در مناطق قطبی در حال آب شدن هستند که این امر منجر به افزایش میانگین دما در جو زمین و اقیانوس ها می شود. همچنین این روند می تواند کشورهایی که در قسمت پایین تر از ارتقاع سطح دریا قرار دارند را با خطر آب گرفتگی روبرو کند ضمن اینکه شرایط آب و هوای حاد (که در حال حاضر با آن در ایران روبرو هستیم) می تواند منجر به فجایع و خسارت های جدی شوند.

در حال حاضر این مسئله که تغییرات اقلیمی مرتبط با احتراق سوخت های فسیلی است، کاملا مورد قبول همگان است. دی اکسید کربن که همان گاز CO۲ است بعنوان دلیل اصلی برای گرم شدن کره زمین به حساب می آید. از این رو مسئله اصلی، کاهش احتراق سوخت (اکسیده شدن سریع سوخت و به دنبال آن تقلیل انتشار گازهای (CO۲است. بعلاوه مجبور هستیم که سیاره خود را نجات دهیم و از استفاده بیش از حد از منابع محدود جلوگیری کنیم.

در همین راستا ساخت اجزای سبکتر برای کاهش تقاضای منابع روشی موثر است ضمن اینکه بهره وری انرژی را افزایش می دهد و گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد. کاملا بدیهی است که بکارگیری این روش در صنعت حمل و نقل ضرورت دارد. جایی که تقاضا برای تولید محصولات با وزن سبک در حال افزایش است.

منافع اقتصادی مواد سبک وزن وسوسه انگیز است. برای مثال اگر فقط یک کیلوگرم کاهش وزن در هواپیما تجاری داشته باشیم منجر به صرفه جویی سوخت به ارزش ۱۱۵۰ دلار در دوران عمر مفید آن می شود. زمانیکه آلودگی هوا مرتبط با بیماری ها است می توان گفت که هر کاهشی در احتراق سوخت های فسیلی بسیار ارزشمند خواهد بود.

بر همین اساس از یک دهه پیش تحقیقات مهمی در راستای ساخت مواد سبک وزن در دنیا آغاز شده است و کشورهای انگلیس، آلمان، آمریکا، ژاپن، سوئد در این حوزه تحقیقات گسترده ای را انجام داده اند.

آلیاژهای منیزیم در مهندسی مواد بعنوان سبک ترین مواد به حساب می آیند و در مهندسی کاربردهای متعددی دارند. اما به سرعت خورده می شوند. در دو دهه اخیر تحقیقات جامعی در رابطه با بهبود مقاومت خوردگی آلیاژهای منیزیم صورت گرفته است. توسعه آلیاژهای جدید و بکارگیری سیستم های جدید لایه گذاری از جمله اقدامات انجام گرفته در این راستا بوده است که این دو روش نه تنها هزینه بر هستند بلکه مسئله خوردگی مواد را بدون حل باقی می گذارند.

تحقیق من نشان می دهد که روش های انجام شدنی و ارزانتر برای مقابله با این مسئله وجود دارد.

*شما جوانترین دانشمندی هستید که تا به حال توانسته جایزه آکادمی رویال علوم مهندسی سوئد را دریافت کند ممکن است در مورد این جایزه و اینکه چه معیارهایی برای کسب چنین جایزه ای در نظر گرفته می شود، توضیحاتی را ارائه دهید؟

این جایزه سالی یکبار به یک محقق که تحقیق شگرفی را در رشته علوم مهندسی انجام داده و به شدت برای اجتماع مفید است، اهدا می شود.

*آینده تحقیق خود را چگونه می بینید؟ گام بعدی که برای رسیدن به نتایج خوب در راستای تحقیق خود بر روی آلیاژهای منیزیم در نظر دارید، چیست؟

نتایج تحقیق من بر روی آلیاژهای منیزیم نشان می دهد که بهبود خواص مواد با انجام «طرح ریز ساختار» ممکن است. در حال حاضر تحقیق بر روی خواص مواد جدید را هدف گذاری کرده ایم و در تحقیقات آینده خود عمدتا از مفهوم  کشف شده در تحقیق بر روی آلیاژهای منیزیم بهره خواهم برد.

آلیاژهای منیزیم بخشی از تحقیق من هستند و در حال حاضر بر روی آلیاژهای منیزیم و همچنین کامپوزیت ها تحقیق می کنم و هدف من کشف رابطه میان ریزساختار مواد و خواص آنها است.

*شما بعنوان یک محقق ایرانی که در خارج از کشور در حال کار کردن بر روی پروژه ها هستید، این تجربه را چطور ارزیابی می کنید؟ ممکن است در مورد استراتژی های تحقیق در کشوری که در آنجا زندگی می کنید مطالبی را بگویید؟

سواال جالبی است و می توان در مورد آن بیش از یک روز صحبت کرد. چیزی را که من در سوئد دیدم و تجربه کرده ام متفاوت با بسیاری از کشورها است. تحقیق در دانشگاه ها و موسسات سوئد به شدت مرتبط با صنایع است. اگر چه تحقیقاتی پایه در دانشگاه ها انجام می گیرد اما ارتباط صنعتی در بسیاری از پروژه ها برای دانشجویان در تمام سطوح تعریف شده است و در سطح بالایی قرار دارد.

ممکن است نمونه های بیشتری در این رابطه به ما بگویید؟

حتما. مثالی که برای همگان قابل درک باشد می تواند تحقیق بر روی آسفالت و قیر باشد. می دانیم که استفاده ابتدایی از آسفالت و قیر در ساخت جاده است. کشور سوئد آب و هوای سردی دارد. در قسمت شمالی این کشور دمای هوا به ۲۰ درجه زیر صفر می رسد. انتظار می رود که آسفالت تخریب شود و در پایان هر زمستان تعویض شود. این در حالی است که عمر آسفالت در سوئد بیش از ۱۵ سال و در بعضی از مناطق این کشور بیش از ۲۵ سال است و این به توسعه آسفالت های ارزان با طول عمر بیشتر از آسفالت های ایران در این کشور بر می گردد که به دنبال تحقیقی بود که بیش از ۲۰ سال پیش در سوئد انجام گرفت.

بنابراین از آن زمان به بعد صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های تعویض آسفالت و ساخت جاده انجام گرفت و در عوض این منابع به سلامت جامعه  و همچنین فناوری های جدید تخصیص داده می شوند که به طرز موثری منجر به رشد اقتصادی می شود. این تنها یک نمونه از ارتباط صنعتی با پروژه های تحقیقاتی در دانشگاهها است.

*چرا علم مواد و مهندسی؟ چگونه علم مواد به تحقق رویاهای بشر و تصورات او در آینده کمک می کند؟

همیشه از سوی دانشجویان سال اولی در مورد اهمیت علم مواد و مهندسی و اینکه رشته خوبی برای انتخاب کردن است، مورد سوال قرار می گیرم. علم مواد وابسته به چند رشته مهندسی است که فصل مشترک با شیمی، فیزیک و مکانیک دارد. در بعضی از جوامع پیشرفته علم مواد از جایگاه مناسبی بر خوردار است به دلیل اینکه هر چیزی از مواد ساخته می شود.

معتقد هستم که نیاز است یک گام به عقب برویم و در مورد چیزی که در گوشی های همراه و رایانه های خود داریم فکر کنیم و همچنین در مورد تمامی وسایلی که همیشه از آنها استفاده می کنیم بیاندیشیم. اگر این کار انجام شود، متوجه می شوید که واقعا رشته ای خاص است. علم مواد ستون فقرات هر جامعه صنعتی است. این به خاطر این است که مواد (مواد فلزی، پلیمرها، سرامیک ها، کامپوزیت ها و نیمه رساناها) ستون فقرات فناوری هستند.

دانشمندان علم مواد موضوعات مختلفی از قبیل ریخته گری، جوشکاری، شکل گیری فلز، رفتار گرما، فناوری نانو، فناوری های سطح، خوردگی و اکسیداسیون، معدن و زیست مواد را بررسی می کنند. این موضوعات در تمامی بخش های مهندسی، خودرو، هواپیما، گوشی همراه، وسایل پزشکی، پیوند و… استفاده می شوند.

علم مواد از اهمیت به سزایی برای کشورهای پیشرفته برخوردار است. می خواهم در این مورد آماری را به شما ارائه دهم تا این مسئله روش تر شود. فقط  در موضوع خوردگی و اکسیداسیون می توان گفت که خوردگی برای هر جامعه ای بسیار هزینه بر است. در سال ۲۰۰۸ میلادی هزینه خوردگی در سوئد ۱۰۰ میلیارد کرون سوئد برآورد شد و در آمریکا هزینه خوردگی فلز سالانه  ۲۷۶ میلیارد دلار است.

زمانیکه هزینه های غیرمستقیم با خوردگی را حساب کنیم، رقم بسیار بیشتر خواهد بود. در ارتباط با اهمیت جوشکاری در سوئد طبق آمار کمیسیون جوشکاری سوئد، یک سوم تولید ناخالص داخلی این کشور مرتبط با جوشکار ی است.

تمامی این بخش ها رابطه تنگاتنگی با علم مواد و مهندسی دارند و خواص و همچنین عملکرد مواد در رابطه با پارامترهای پردازش مورد مطالعه قرار می گیرند.

بنابراین رشته علم مواد نسبت به گذشته می بایستی به درستی به سمت نیازها، حل مشکلات و فناوری های نوین گام بردارد.

*به فناوری های نوین اشاره کردید، با توجه به پیشرفت روز افزون در علم و فناوری، آیا فکر می کنید که ساخت مواد نامریی در آینده امکان پذیر خواهد بود؟

مواد نامریی مرتبط با علم مواد است. تاثیر نامریی بودن بطرز قابل توجهی به فعل و انفعالات بین نور و ماده مرتبط است. از این رو زمانیکه نور به ماده برخورد می کند آن را جذب یا منعکس می کند. بنابراین می توانیم اجسام را مشاهده کنیم.

ادانشمندان علم مواد در حال حاضر مشغول به تولید «متامواد» با بهره بردن از فناوری نانو هستند که قادر به انعکاس نور به شیوه غیر متعارف است.

در حقیقیت این «متامواد» امواج نوری را اطرف جسم می شکنند. در حال حاضر کنترل فعل و انفعال میان مواد و نور ممکن است و امکان دارد که در آینده نزدیک لپ تاب های نامریی، تلفن های همراه نامریی و… تولید شوند.

همچنین می توانم به شما بگویم که در یک دهه آینده چیزی فراتر از مواد نامریی خواهیم دید.

No tags for this post.