مركز هانوفر لليزر يطوّر لحام الزجاج بالليزر لصنع حاويات تخزين النفايات الخطرة

أخبار ar.wedoany.com، نجح باحثو مركز هانوفر لليزر (LZH) في ألمانيا في استخدام تقنية اللحام بالليزر لتصنيع حاويات زجاجية مخصصة للتخزين الآمن للنفايات الخطرة. مع تزايد انتشار السيارات الكهربائية، يتزايد الطلب على معالجة مواد البطاريات، وتتطلب هذه الحاويات تلبية معايير صارمة لحماية البيئة، وسلامة التشغيل، والاستقرار طويل الأمد في مدافن النفايات من الفئة الرابعة.

يُعد الزجاج خياراً واعداً نظراً لخموله الكيميائي البارز، وملاءمته كمواد سميكة الجدران لتخزين المواد الخطرة. لا تتفاعل المواد المتبقية المخزنة مع مادة الحاوية، ويمكن إزالتها واستعادتها بسهولة، وهو أمر بالغ الأهمية لطرق إعادة التدوير الجديدة في المستقبل. ومع ذلك، تُصنع الحاويات الزجاجية التقليدية بشكل أساسي باستخدام عمليات الغاز الساخن، والتي تعاني من قيود مثل المدخلات الحرارية غير المنضبطة، والإجهاد الداخلي العالي، ومحدودية الأتمتة. في المقابل، يوفر اللحام بالليزر سرعات معالجة عالية وإمكانيات أتمتة ممتازة.

استخدم الباحثون ليزر ثاني أكسيد الكربون (CO2) كمصدر ليزر رئيسي، بطول موجي يبلغ 10.6 ميكرومتر، وعمق اختراق بصري يبلغ بضعة ميكرومترات فقط. وبسبب الموصلية الحرارية المنخفضة لزجاج السيليكات، يجد هذا الليزر صعوبة عادةً في لحام المكونات الزجاجية بالكامل. لكن الباحثين أثبتوا إمكانية تسخين كلا الجزأين المراد لحامهما في وقت واحد باستخدام مصدر ليزر CO2 واحد، مما يسمح بتصنيع حاوية زجاجية مغلقة. وقد حققوا لحاماً مستمراً خالياً من الشقوق الدقيقة أو الفراغات عبر كامل سمك الزجاج المسطح البالغ 5 مليمترات. أظهرت اختبارات الإجهاد بعد التخزين لمدة أسبوعين أن القوة الميكانيكية ظلت محتفظة بها، على الرغم من الحرارة الناتجة عن شعاع الليزر.

تكمن خصوصية هذه العملية في أن غطاء الحاوية يسقط تلقائياً في مكانه الصحيح بفعل الجاذبية أثناء المعالجة، مما يلغي الحاجة إلى أنظمة معالجة معقدة أو أجهزة تثبيت. يعمل الباحثون حالياً على تعديل الهندسة الحافة للزجاج المسطح بشكل أكبر، بهدف تقليل الاحتكاك أثناء عملية اللحام وتقليل تكون النتوءات والتجاويف في منطقة الوصلة. يحمل المشروع اسم "تقنية تصنيع جديدة لإنتاج الأجسام الزجاجية المجوفة الملحومة بالليزر لتخزين المخلفات" (LasGLaReLa)، وهو مدعوم من الوزارة الاتحادية للشؤون الاقتصادية والطاقة (BMWi) برقم تمويل VN-KK5111715، وبمشاركة جامعة فرايبيرغ للتعدين والتكنولوجيا (TU Bergakademie Freiberg) وشركة Glasbiegerei Pfaltz e.K.