ابتكار مستشعر فائق السرعة لرصد موجات الصدمات فوق الصوتية بتقنية متطورة

ابتكر باحثون روسيون مستشعراً مبتكراً لقياس موجات الصدمة فوق الصوتية، يستجيب للاهتزازات بسرعة تفوق عشر مرات نظائره الحالية.

التحديات السابقة في تطوير المستشعرات

كان ابتكار مستشعر قادر على التعامل مع الصدمات فوق الصوتية المتكررة دون فقدان حساسيته، يمثل تحدياً معقداً بسبب التقلبات الحادة في درجات الحرارة. ومع ذلك، تمكن الباحثون من دمج مركبات MXenes ضمن الهيكلية الأساسية، مما أسهم في تحقيق هذه الإمكانية.

خصائص مركبات MXenes

تشير الأبحاث إلى أن مركبات MXenes هي مواد جديدة ثنائية الأبعاد تتكون من ذرات فلزات انتقالية وكربون، وغالباً ما تحتوي على عناصر إضافية مثل النيتروجين أو الفلور أو الأكسجين. تتمتع أغشية MXene بشفافية كاملة تجاه الضوء، لكنها تملك خصائص فريدة تجعلها شبيهة بالمعادن، مما يتيح استخدامها في نطاق واسع من التطبيقات العلمية والتقنية.

التطبيقات العملية لمركبات MXenes

تمكن العلماء الروس من استغلال MXenes كمادة مضافة في مركب فلوريد البولي فينيليدين، مما يجمع بين مرونة البوليمر ومقاومة السيراميك للحرارة. تعتبر هذه المواد أساساً رئيسياً في صناعة أجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية، حيث يؤدي تفاعلها مع هذه الموجات إلى ارتفاع سريع في درجة الحرارة والضغط داخل المستشعر.

تصميم الأغشية الرقيقة

استناداً إلى هذه الخصائص، طور العلماء أغشية مركبة رقيقة لا يتجاوز سمكها 90 ميكرومتراً، قادرة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 350 درجة مئوية مع الحفاظ على كفاءتها.

نتائج الاختبارات المتقدمة

أظهرت اختبارات أجهزة الاستشعار المتواجدة بناءً على هذه الأغشية في أنبوب الصدمة فوق الصوتي تفوقها الكبير في زمن الاستجابة، حيث كانت تستجيب في 33 ميكروثانية مقارنة بـ 270 ميكروثانية لنظرائها.

اهتمام الصناعة والمستقبل الواعد

أبدت شركات روسية رائدة في مجالات الطيران والطاقة اهتماماً كبيراً بهذا المشروع. وقد أكد المكتب الإعلامي لمعهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا أن هذا الابتكار المتميز سيساهم في تطوير طائرات فوق صوتية أكثر تقدماً في المستقبل.