سایت ملیون ایران

سرشت علم(۲۴): خواص ویژه ی مواد

دکتر ریموند رخشانی *

مقاله و فایل صوتی بیست و چهارم:

https://melliun.org/v/wp-content/uploads/2018/10/serechte-elm-Part-24.m4a?_=1

خواص ویژه­ ی مواد[۱]

مَواد اغلب بدلیل خواص یا خُصوصیاتِ ویژه­ ی خود[۲] از قبیلِ رنگ، سختی، انعطاف، غلظت، شفافیت، هدایت یا رسانش برق[۳]، ظرفیتِ گرمایی، نقطه­ ی ذوب یا جوش و غیره[۴] سودمند و یا پُراستفاده ارزیابی می ‌‌شوند.[۵]

خواص یا خصوصیاتِ مواد بقدری برای ساختنِ ابزار مهم هستند که دوره­ بندیِ تاریخِ بشر براساس آنها طبقه­ بندی شده است: عصرِ حجر، عصرِ آهن، عصرِ برنز و غیره.

استحکام  و سختی از خواص مهمِ مواد هستند[۱۲]. دانشمندان استحکام را به سه نوع تقسیم­ بندی کرده­ اند: استحکامِ تراکمی (فشردگی،) استحکامِ کِشِشی و استحکامِ برشی[۱۳] .

در بسیاری از مواردِ اجرایی و عملیاتی به ترکیبی‌ ویژه از این سه استحکام نیازمند هستیم. برای نمونه آرشیتکت‌ ها و مهندسین راه و ساختمان در مناطقِ زلزله­ خیز (که هریک نوعِ زلزله ­ی  خود را دارند) از موادی با خواصی ویژه برای طراحیِ ساختمان ‌ها استفاده می­ کنند.

بسیاری خصوصیات فیزیکیِ‌ دیگر مواد هم به ساختار اتمی آنها و به پیوند‌های‌ شیمیایی ­شان بستگی داردِ.[۲۰]

یکی‌ از مهم ‌ترین خواص مواد در دنیای مدرن تواناییِ‌ آنها برای کنترل جریان برق است. در زندگی‌ مدرن هر دو نوع موادِ رسانا و نارسانا[۲۷]  اساسی‌ هستند.[۲۸]

فوقِ ­رسانا‌ها یا اَبَررساناها[۳۳] موادِ شگفت­ انگیزی هستند[۳۴] که جریانِ برق را بدون هیچگونه مقاومت هدایت یا رسانش می­ کنند. این خصوصیت – برق بدون مقاومت – برای مسایلی‌ اجرایی از قبیل تراگسیل یا انتقال بدونِ ضایعاتِ برق و برای طراحی آهن­ رباهایِ دایمیِ الکترومغناطیسیِ‌ بسیار قوی استفاده می ­شود.[۳۵]

برای نخستین بار در سال ۱۹۱۱ فیزیکدانِ هلندی هایکه کامرلینگ – اونس[۳۶]  اَبَررسانش یا فوقِ­هدایت را کشف کرد. وی در آزمایشی‌ با جیوه در حرارت ۴ درجه­ ی کِلوین مقاومتِ صفر را اندازه ­گیری کرد. همه­ ی موادِ فوق ­رسانا نیاز به درجه­ یِ حرارت‌ های بسیار پایین و سرد دارند.

پژوهش‌ های بعد از او برایِ پیدا کردن موادِ دیگر فوقِ رسانا بود و بالاخره به کشفِ آلیاژی از فلزِ نیوبیوم[۳۷]  که در ۲۲ درجه­ ی کلوین کاملا فوقِ رسانا است انجامید. این آلیاژ در همه­ ی ماشین ‌هایِ تصویربرداری (MRI) استفاده می ­شود. در سال ۱۹۸۶ طبقه ­ی جدیدی از موادِ فوق ­رسانا که در درجاتِ بالاتری هم کار می­ کنند کشف شد.

[۱]

Properties of Materials

[۲]

Askeland, Donald, R. and Wright, Wendelin, J. Essentials of Materials Science and Engineering. Cengage Learning, 2018.

[۳]

Hummel, Rolf. E. Electronic properties of Materials. Springer, 2013

[۴]

Zografi, George, and Byrn, Stephen.R. Solid-State Properties of Pharmaceutical Materials. Wiley, 2017

[۵]

Amato, I. Stuff: The Materials the World is Made of. New York: Basic Books, 1997.

[۶]

Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.

[۷]

inorganic materials

[۸]

fibers

[۹]

semiconductors

[۱۰]

Solymar, Laszlo and Walsh, Donald. Electrical properties of Materials. Oxford University Press, 2018.

[۱۱]

Gordon, J.E. The New Science of Strong Materials. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1976.

[۱۲]

Strength and hardness

[۱۳]

compressive strength, tensile strength, and shear

[۱۴]

strong atomic framework

[۱۵]

Continuous chains of strong atomic and molecular bonds

[۱۶]

Shear strength – triangular and cross-bracing bonds

[۱۷]

twisting

[۱۸]

geological fault

[۱۹]

Chawla, Krishan, K. Composite Materials: Science and Engineering. Springer, 2013.

[۲۰]

Amdahl, K. There Are No Electrons. Arvada, CO: Clearwater, 1991.

[۲۱]

thermal expansion

[۲۲]

Haghi, A. K. and Ribeiro, Ana Cristina Faria, et al. Applied Chemistry and Chemical Engineering, Volume 5: Research Methodologies in Modern Chemistry and Applied Science. Apple Academic press, 2018.

[۲۳]

Toloukian, Yeram, Sarkis. Specific Heat: Nonmetallic Solids (Thermophysical Properties of Matter.) Springer, 2013.

[۲۴]

stickiness

[۲۵]

dipole

[۲۶]

alignments

[۲۷]

Conductors and insulators

[۲۸]

Trefil, J.S. and Hazen, R.M. The Sciences, An Integrated Approach, 2nd Edition. New York: Wiley, 1997.

[۲۹]

fast ions conductors having atomic-scale channels

[۳۰]

For safety or efficiency of tools

[۳۱]

assigned

[۳۲]

covalent bonds

[۳۳]

superconductors

[۳۴]

Rey, C. Superconductors in the Powergrid: Materials and Applications. Woodhead Publishing, 2015.

[۳۵]

Hazen, R.M. The Breakthrough: The Race for the Superconductors. New York: Ballantine, 1988.

[۳۶]

Haike Kamerlingh-Onnes

[۳۷]

niobium

————————————————————–

بخش ۱ این نوشته

بخش ۲ این نوشته

بخش ۳ این نوشته

بخش ۴ این نوشته

بخش ۵ این نوشته

بخش ۶ این نوشته

بخش ۷ این نوشته

بخش ۸ این نوشته

بخش ۹ این نوشته

بخش ۱۰ این نوشته

بخش ۱۱ این نوشته

بخش ۱۲ این نوشته

بخش ۱۳ این نوشته

بخش ۱۴ این نوشته

بخش ۱۵ این نوشته

بخش ۱۶ این نوشته

بخش ۱۷ این نوشته

بخش ۱۸ این نوشته

بخش ۱۹ این نوشته 

بخش ۲۰ این نوشته 

بخش ۲۱ این نوشته 

بخش ۲۲ این نوشته

بخش ۲۳ این نوشته

—————–

* دکتر ریموند رخشانی در باره خودش:

من ریموند رخشانی هستم و حوزه کارشناسی من مهندسی‌ سیستم‌ها است، و تخصص من در بکارگیری اندیشه سیستمی‌ برای انتقال فن آوری و اجرا و پیاده سازی تولید فراورده‌های نوین می‌‌باشد. در این سلسله از مقالات و فایل‌های صوتی کوشش می‌‌کنم که علم مدرن را از پایه به دوستان معرفی‌ کنم.

خروج از نسخه موبایل