أخبار ar.wedoany.com، لكي تبحر السفن الحربية الجديدة في أعماق البحار، يجب عليها أن تجتاز عقبة مادية واحدة، وهي: تخفيف الوزن مع تحمل اختبارات قاسية متعددة مثل درجات الحرارة العالية، والإشعاع، والتآكل، ومقاومة اللهب، والتخفي. ولفترة طويلة، كانت التقنيات الرئيسية للمواد المركبة المستخدمة في السفن الحربية المتطورة خاضعة لسيطرة دول أخرى، ولا تزال بعض المواد عالية الأداء والمكونات المتكاملة هيكلياً ووظيفياً تواجه حصاراً تكنولوجياً أجنبياً. وقد انطلقت معركة بحثية علمية طموحة في جامعة داليان للتكنولوجيا بهدف تحقيق الاعتماد الذاتي في المواد الرئيسية للسفن الحربية الجديدة وحل مشكلة "الاختناق التكنولوجي".
في الآونة الأخيرة، قام فريق بحثي بتوجيه من الأكاديمي في الأكاديمية الصينية للهندسة والأستاذ بجامعة داليان للتكنولوجيا، جيان شي قاو، بتطوير مكونات متكاملة هيكلياً ووظيفياً من مواد مركبة من الجيل التالي مخصصة للسفن الحربية، والتي اجتازت بنجاح اختبارات الطرف الثالث وتقييم الجمعية الصينية للتآكل والحماية. وبالمقارنة مع الفولاذ المستخدم حالياً في السفن الحربية، فقد حققت تخفيفاً في الوزن بنسبة تزيد عن 60%؛ كما استوفت معايير الأداء الشامل لمقاومة درجات الحرارة العالية، والإشعاع، والتآكل، ومقاومة اللهب؛ ووصلت قدرتها على امتصاص الرادار وانخفاض الانبعاثات الحرارية تحت الحمراء إلى متطلبات التطبيق. وقد تم تصنيف مستوى النضج التكنولوجي لها عند المستوى 5، مما يجعلها مؤهلة للتطبيق الهندسي.
من شأن تطبيق هذه النتيجة أن يكسر بشكل فعال الاحتكار التكنولوجي الأجنبي طويل الأمد، ويسد الفجوة التكنولوجية في مجال المواد المركبة عالية الأداء للسفن الحربية الصينية، مما يوفر حلاً متيناً لتحقيق الاعتماد الذاتي وترقية أداء معدات السفن الحربية الصينية الجديدة، ويساعد السفن الحربية الوطنية على الإبحار في أعماق البحار.
"مأزق المواد" لمعدات أعماق البحار
الرذاذ الملحي العالي، والرطوبة والحرارة العالية، والأشعة فوق البنفسجية القوية، والأحمال الميكانيكية المعقدة... يجب أن تعمل المكونات الأساسية للسفن الحربية في مثل هذه البيئات القاسية لسنوات طويلة. يجب أن تكون خفيفة الوزن لتخفيف الحمل على السفينة، وزيادة سرعتها، وزيادة حمولتها الفعالة؛ كما يجب أن تكون مقاومة للتآكل، ودرجات الحرارة العالية، واللهب، والإشعاع؛ بالإضافة إلى تلبية المتطلبات الصارمة للتخفي الراداري والتخفي الحراري تحت الأحمر في الحرب البحرية الحديثة.
"كانت المواد التقليدية للسفن الحربية الصينية في الماضي تواجه صعوبة في التوفيق بين متطلبات الوزن الخفيف والوظائف المتعددة والموثوقية العالية"، كما صرح قائد الفريق، المرشح للدكتوراه في كلية الهندسة الكيميائية بجامعة داليان للتكنولوجيا، تسو جيا شوان. والأكثر خطورة هو أن التقنيات الأساسية مثل مصفوفات الراتنج عالية الأداء، والمكونات المتكاملة هيكلياً ووظيفياً، والتصنيع الدقيق للمكونات الكبيرة، ظلت لفترة طويلة محصورة في عدد قليل من الدول، مما أدى إلى وجود فجوة واضحة في توفير المواد عالية الأداء في الصين، والتي عانت من حصار تكنولوجي أجنبي في وقت ما.
هذا المؤشر الرئيسي أثر بشكل مباشر على التطوير والتحديث المتكرر للسفن الحربية الجديدة. عند اختيار المواد، غالباً ما يواجه المصممون معضلة "تخفيف الوزن دون مقاومة التآكل، أو مقاومة التآكل دون تخفي"، أو يضطرون إلى الاعتماد على درجات المواد المستوردة، مما يشكل مخاطر تتعلق بالإمداد والسلامة.
في مواجهة هذه الصعوبات الواقعية، وتحت إشراف الأكاديمي جيان شي قاو، قام تسو جيا شوان، بالاعتماد على العديد من زملائه في مجموعة البحث، بتشكيل فريق بحثي علمي يضم مجالات متعددة مثل علوم المواد والهندسة الكيميائية والميكانيكا، مركزاً على احتياجات تطوير السفن الحربية الجديدة من حيث تخفيف الوزن والتكامل والسلامة العالية، ومصمماً على حل مشكلة الاعتماد على الدول الأخرى في المواد الرئيسية من خلال الابتكار الذاتي.
طريق البحث والتطوير "المُصمم خصيصاً"
على عكس تطوير المواد الجديدة العامة، أصر هذا الفريق منذ البداية على مبدأ "الاحتياجات هي المحرك، والتوجيه العملي".
منذ نهاية عام 2022، استمروا في إجراء تصميم أنظمة المواد، وتحضير المكونات، والتحقق من الأداء، بناءً على احتياجات خدمة مكونات السفن الحربية في سيناريوهات الرذاذ الملحي العالي، والرطوبة والحرارة العالية، والأشعة فوق البنفسجية القوية، والأحمال المعقدة، والحماية الوظيفية الخاصة.
"نحن لا نعمل في أبراج عاجية"، قال تسو جيا شوان. "فقط من خلال الفهم العميق لبيئة الخدمة الفعلية يمكننا صنع مواد فعالة حقاً."
في بداية البحث والتطوير، واجه الفريق ما يعرف بـ "العقدة الصعبة" في مجال تطوير المواد المركبة للسفن الحربية: تخفيف الوزن، والأداء العالي، وأداء التخفي، وهي ثلاثة عناصر تبدو وكأنها متناقضة لا يمكن التوفيق بينها، ومن الصعب للغاية تحقيق توافق مثالي في مادة واحدة.
كانت المراحل الأولى مليئة بآلام التجربة والخطأ، حيث وجد الفريق نفسه في مستنقع "التفوق في جانب واحد مع اختلال التوازن العام": فالصيغ التي تسعى إلى أقصى درجات تخفيف الوزن غالباً ما كانت لا تتحمل تآكل البيئة عالية الرذاذ الملحي، وكانت عرضة للشيخوخة والتشقق؛ بينما المواد التي تجمع بين مقاومة التآكل واللهب والإشعاع كانت تفشل في تحقيق مؤشرات تخفيف الوزن بسبب كثافتها العالية؛ وحتى عندما كانت القوة الميكانيكية تفي بالمعايير بالكاد، كانت الوظائف الرئيسية مثل امتصاص الرادار والتخفي الحراري تحت الأحمر غالباً ما "تخذل".
في مواجهة هذه العقبة الأساسية، تخلى الفريق عن نهج التعديل الأحادي التقليدي واختار طريقاً أكثر صعوبة للخروج من المأزق: إعادة بناء نظام التركيب الجزيئي لـ المواد البوليمرية من الصفر. مثل مشرط دقيق، قاموا بتعديل نسب مصفوفة الراتنج واحدة تلو الأخرى، وتحسين ترتيب مواد التعزيز، وتحسين عمليات تشكيل المكونات باستمرار.
بعد اختبار آلاف الصيغ من المواد مراراً وتكراراً، ورفض أكثر من عشر مجموعات من الخطط غير الناضجة، واستبعاد عشرات التركيبات غير المتوافقة... شق الفريق طريقه عبر الضباب، وطور مكونات متكاملة هيكلياً ووظيفياً من مواد مركبة من الجيل التالي للسفن الحربية تلبي تماماً معايير الأداء الصارمة، مما أضفى "درعاً خفياً" لا يُقهر على المعدات الوطنية الكبرى.
"إن تطبيق هذه النتيجة سيكسر بشكل فعال الاحتكار التكنولوجي الأجنبي طويل الأمد، ويسد الفجوة التكنولوجية في مجال المواد المركبة عالية الأداء للسفن الحربية الصينية"، كما قال الأكاديمي جيان شي قاو.
"في الخطوة التالية، سنعمل على تعزيز التطبيق العملي للمواد الجديدة على السفن الحربية والتحقق الهندسي منها"، أوضح تسو جيا شوان. وأضاف أن الفريق سيواصل تعميق التكرار التكنولوجي، وتسريع التكامل العميق بين البحث والتعليم والصناعة والتطبيق. من "الخضوع للسيطرة الأجنبية" إلى "الاعتماد الذاتي"، قام فريق البحث العلمي بجامعة داليان للتكنولوجيا، من خلال الابتكار الذاتي، ببناء أساس متين من المواد الرئيسية للسفن الحربية الوطنية لتحقيق حلم الإبحار في أعماق البحار.
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
