ما هي تطبيقات علم الترايبولوجي في الصناعة الحديثة؟
علم الترايبولوجي هو علم الاحتكاك والتآكل والتشحيم. تمت صياغة هذا المصطلح في عام 1966 من قبل المهندس الميكانيكي البريطاني بيتر جوست ، الذي نشر تقريرًا تاريخيًا كشف التكلفة الهائلة للاحتكاك والتآكل والتآكل على اقتصاد المملكة المتحدة (1.1-1.4 ٪ من الناتج المحلي الإجمالي).
تبحث العديد من الصناعات باستمرار عن طرق لجعل منتجاتها أسرع وأصغر وأرخص وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. يقدم علم الترايبولوجي حلولاً في جميع هذه المجالات. كما يتم استخدامه في حدود العلوم والهندسة في مجالات مثل تكنولوجيا النانو والفضاء والتكنولوجيا الحيوية.
ترايبولوجي الخضراء
أظهرت دراسة نُشرت عام 2017 في مجلة Friction أن 23٪ من استهلاك الطاقة في العالم ينشأ من “الاتصالات الترابطية” مثل الأسطح المتفاعلة في التوربينات البخارية والغازية و المولدات والمضخات والحفر ومعدات الإنتاج.
اقترحت الدراسة نفسها أن فقد الطاقة بسبب الاحتكاك والتآكل يمكن تقليله بنسبة 40٪ على مدار الخمسة عشر عامًا القادمة إذا استفادت الصناعة من الأسطح والمواد وتقنيات التشحيم الجديدة. هذا يمكن أن تقلل من CO 2 الانبعاثات على مستوى العالم بنسبة تصل إلى 3140 طن متري من CO 2 ، مع وفورات في التكاليف من مليون € 970،000 (0970000000000 €).
ترايبولوجي الأخضر ، كما يوحي الاسم ، يهتم بالكيفية التي يمكن أن تساعد بها دراسة الترايبولوجي الصناعات على تحقيق أهدافها البيئية وأهداف الاستدامة. يرتبط المجال ارتباطًا وثيقًا بدراسة الهندسة الخضراء والكيمياء الخضراء. تشمل مجالات التركيز في علم الترايبولوجي الأخضر مواد التشحيم والمواد الصديقة للبيئة والقابلة للتحلل البيولوجي ، والترايبولوجي في مصادر الطاقة المتجددة ، والمواد والأسطح المحاكية للحيوية والتشحيم الذاتي.
ترايبولوجي الفضاء
تواجه المركبات الفضائية والأقمار الصناعية ضغطًا ميكانيكيًا هائلاً عند الإطلاق وتخضع أيضًا لتقلبات درجات الحرارة الشديدة والإشعاع وفراغ الفضاء. كما أنها مليئة بآليات معقدة مثل الألواح الشمسية القابلة للنشر والأشرعة الشمسية وعجلات التفاعل والمحركات الكهربائية التي تحتاج إلى العمل بشكل موثوق.
في عام 1989 ، غادرت مركبة الفضاء جاليليو مكوك الفضاء أتلانتس لدراسة كوكب المشتري وأقماره. كان أحد المكونات الرئيسية في Galileo هو الهوائي الأساسي الذي تم إغلاقه أثناء الإطلاق لتوفير المساحة. بعد ذلك بعامين ، عندما حاول جاليليو فتح الهوائي ، فشلت الآلية.
كان سبب الفشل عبارة عن مجموعة من دبابيس المحاذاة التي تم تشحيمها بزيت تشحيم جاف غير عضوي. توقفت المسامير بسبب فقدان مادة التشحيم. تمكنت المركبة الفضائية من العودة إلى الأرض بفضل هوائي ثانوي ، ولكن غالبًا ما يستخدم مهندسو الفضاء القصة لتوضيح أهمية الترايبولوجي في مشاريع الفضاء.
علم النانو
جلبت الثورة الرقمية معها فئة جديدة ومطلوبة بشدة من المكونات المصغرة التي تعمل على المستوى الذري. بالنسبة لهذه المكونات الجديدة ، يمكن اعتبار قوى الحجم مثل الكتلة والجاذبية مهملة لكن التفاعلات الذرية والتأثيرات الكمومية لا يمكن اعتبارها. تتطلب هذه المكونات الجديدة فهمًا جديدًا وفرعًا جديدًا لعلم الترايبولوجي: علم النانو.
على سبيل المثال ، يتم تقييد كثافة تخزين الأقراص الصلبة المغناطيسية بشكل كبير من خلال “الارتفاع الطائر” لشريط التمرير المغناطيسي فوق القرص الذي يقرأه. حاليًا ، تستخدم الأقراص الثابتة منزلقات مغناطيسية تحوم فوق القرص المغناطيسي بمقدار 10 نانومتر ، ولكن يجب تقليل ذلك إلى 3 نانومتر لتلبية متطلبات كثافة التخزين المستقبلية. ومع ذلك ، عند هذا الارتفاع ، تبدأ خشونة سطح القرص والمنزلق في التأثير بشكل كبير على أداء القرص.
باستخدام علم التشريح النانوي ، يقوم العلماء بإنشاء مواد تُظهر “التشحيم الفائق” و “الالتصاق الفائق” ، حيث يتم تقليل الاحتكاك أو تحسينه ، على التوالي ، عن طريق تغيير طوبولوجيا المادة بالمقياس النانوي أو خصائص المكونات.
يتم تطبيق علم التشريب النانوي أيضًا في مجموعة متنوعة من المنتجات الأخرى مثل المستشعرات الحيوية وتوصيل الأدوية والآلات الدقيقة والآلات النانوية ، وتطوير مواد جديدة.
علم الأحياء
يمكن دراسة فعالية المنتجات التجميلية باستخدام علم الأحياء.يعد التآكل والاحتكاك والتشحيم مهمين أيضًا في جسم الإنسان والأنظمة البيولوجية الأخرى.نظرًا لأننا نعيش لفترة أطول ، سنحتاج إلى إطالة صحة المفاصل والأسنان والغضاريف والجلد والأطراف الصناعية والغرسات الطبية. يمكن دراسة فعالية مستحضرات التجميل مثل المكيفات والشامبو ، وحتى ملمس الطعام و “ملمسه الفموي” مع علم علم الأحياء.كما أن تعزيز فهمنا لعلم الزراعة الحيوية سيساعد العلماء أيضًا على تطوير اختبارات جديدة لفحص المنتجات والتي يمكن أن تقلل من الحاجة إلى اختبار اللوحة والحيوانات.
لقد تم بالفعل تطوير ثورة التكنولوجيا الذكية للسيارات ، وأجراس الأبواب ، والأجهزة المنزلية ، والعديد من الأجهزة الأخرى. يتم الآن تحسين المكونات الميكانيكية مثل المحامل وموانع التسرب والتروس بأجهزة استشعار ومشغلات لإنشاء أنظمة ذكية. هذا المجال يسمى تريبوترونكس.
تنقل مكونات Tribotronic البيانات حول أدائها وحالة التآكل في الوقت الفعلي ، مما يسمح للمكون بمراقبة وظائفه والتحكم فيها. محامل الاستشعار الذاتي التي يمكنها الكشف عن تآكلها وفشلها المحتمل ، وموانع التسرب التي تكشف عن التسرب وتتفاعل كما هو مطلوب ، والأسطح الذكية التي تتحكم بفعالية في مستوى الاحتكاك ، كلها من اهتمامات مهندسي الترايبولوجي.
يعتقد الباحثون أن تريبوترونيكس ستساعد في نهاية المطاف على تعزيز عمر وأداء المكونات الميكانيكية.
لقراءة مقال عن تاريخ المخارط وكيفية التعامل معها وتجنب مخاطرها اضغط على اللينك التالي
لمعرفة المزيد عن ماكينة كيوبي الخطية لتعبئة ولحام العبوات وأيضاً المزيد عن ماكينات كيوبي يمكنك متابعة ذلك من خلال اليوتيوب:
ماكينة_لحام_تعبئة _كيوبي