الاغشيه المطاطيه وتطبيقاتها في الهندسه الميكانيكيه

بسم الله الرحمن الرحيم

الموضوع ده عن الاغشيه المطاطيه والل اسمها الانجليزي الmembranes.الموضوع ده قيل في محاضره عامه القاها الدكتور احمد حمزه حسيني استاذ الهندسه الميكانيكيه جامعه اسيوط في مدرج دكتور رمضان صادق بالقسم.

الاصل في الموضوع علي حسب كلامه هو الهندسه الكيميائيه واحنا بعد كده استخدمناه في الهندسه الميكانيكيه نتيجه لوجود العديد من التطبيقات التي دعت الي استخدام هذه التكنولوجيا الحديثه الخاصه بالmembranes.

لتصور الmembrane نتخيل القماشه العاديه,عباره عن انسجه مرتبطه ببعضها,لو رمينا علي القماشه دي شويه رمل,مش هيعدوا منها لان الفتحات بين الانسجه ضيقه,بس لو رمينا حاجه اصغر من المسافه بين الانسجه دي هتعديها بسهوله. وهي دي وظيفه الmembrane وهي السماح بمواد معينه بالمرور خلالها وحجز المواد الاخري.

ثم ذكر ان الmembrane عباره عن نوعان من حيث كيفيه اداء الوظيفه وهما:

1- Hydrophopic ومعناه انه يكره السوائل,فهو مشتق من كلمه فوبيا ومعناه كره الشيء. فيحجز السائل خارجه ولا ينفذ خلاله,ولو وضعت ماءا عليه تجد قطرات الماء محتفظه بشكلها البللوري الكروي,لانه لم يتشربها وبالتالي محتفظه بشكلها.

2- Hydropholic وهو يمتص السوائل مثل القطن.

من التطبيقات التي الحت علي استخدام هذه التكنولوجيا التطبيقات العسكريه وتطبيقات الفضاء. ففي التطبيقات العسكريه,نريد ان نصمم بدله يرتديها الفرد بحيث تحجز عنه الاشعاعات الضاره ولكنها في نفس الوقت تسمح بخروج بخار الماء من جسمه حفاظا علي صحته.

بدله التبريد ايضا,حيث يتم التفكير في تصنيع بدله للجنود يكون بها تبريد ذاتي لتتناسب مع انتقاله من منطقه لمنطقه اخري مختلفه في المناخ,وبالتالي دوره التبريد العاديه المستخدمه في الثلاجات ليست هي المناسبه,وكان التفكير في دوره اخري,واننا لو استخدمنا مصدر للطاقه عباره عن خليه وقود fuel cell,ستكون قادره علي امدادنا بالطاقه لمده 8 ساعات,لذا,نريد بدله يستطيع الانسان حملها لمده 8 ساعات دون تعب,ووجد ان الوزن المثالي لهذا هو 5 كيلو جرام فقط يستطيع الانسان حملها 8 ساعات دون تعب. وبالتالي دوره التبريد المناسبه هي الِAbsortion cycle.ولكن وجد ان عيب هذه الدوره انه لابد ان تكون في وضع افقي ولا تتحرك,والا,سيتحرك المحلول من الabsorber الي الevaporator ويسده وتفشل الدوره.لذا,فاننا نحتاج membrane لمنع حدوث ذلك وليتناسب ذلك مع حركه الانسان واستمرار عمليه التبريد بكفاءه.

. ايضا للانسان العادي,فان الجواكت المضاده للمطر والغاليه جدا تكون مطليه بدهان لا يسمح لقطرات الماء بالنفاذ الي الجاكت(hydrophopic) ولكن في نفس الوقت يسمح لبخار الماء بالخروج من خلاله,لذا,فان الانسان عندما يخلع هذا الجاكت لا تجد جسمه يعرق,لانه باستمرار يصرف بخار الماء,وبالتالي لا يصاب بنزله برد عند خلعه.

واما في الفضاء,فحيث ان رود الفضاء في مركباتهم يريدون مياه للشرب وخلافه,وانهم يمكثون في الفضاء فترات طويله جدا تصل لاشهر,كانت الحاجه الي تخفيف حموله المركبه من الماء عاجله لتقليل الوزن وتقليل نسبه الوقود وخلافه. فكانت فائده membrane في انهم يضعون نصيب الفرد في اليوم من المياه وليكن 10 لتر للفرد,وباستخدام تقنيه الاغشيه,يقوموا باسترجاع كل قطره ماء اخرجها الجسم(عرق,....) واسترجاع المياه التي بداخلها وكأن شيئا لم يكن لها.

من الطريف ذكر ان الزير او القله يعتبروا من انواع الmembranes وهي الceramic membranes. لانه في اول الامر عند استخدام الزير لاول مره,بيكون مسامه واسع وسليم,فيسمح للمياه انها ترشح عليه,فلما يعدي عليه الهواء العادي بتاع الغرفه,قطرات الماء اللي علي الزير ده بتمتص الحراره اللي في الهواء وبالتالي لا تتأثر المياه الموجوده في الزير بسخونه الجو. اما بعد كده,ينسد الزير وتنسد مسامه ولا ترشح المياه عليه,فيتأثر جسم الزير وبالتالي المياه التي بداخله مباشره بسخونه الجو,لذا,نجد الزير والقله بعد فتره من الزمن لا يبردوا المياه بكفاءه.

واختم هذه الموضوع بذكر اصل الفكره وهو انه في عام 1600 قام رجل بذبح خنزير,واخذ المثانه ووضع فيها مياه,وجد ان المثانه ترشح ماء وان الماء الساقط منها عذب جدا. لذا قرر ان يضع فيها ماء مالح,وحدث نفس الشيء ونزل ماء عذب جدا...كل هذا جعله يفكر ماذا يحدث,لابد وان هناك ما يحجز الملح عن الماء.ونري الان تطور التكنولوجيا في تصنيع الاغشيه التي تقوم بنفس الوظيفه. وايضا تكمله لنفس النقطه, وجد ان المثانه تحتفظ بالاملاح,لذا في فترات الحر الشديد وفي الاماكن التي لا يستطيع فيها الانسان شرب ماء,تقوم المثانه بحجز الاملاح من الماء الموجود في الجسم وتعيد دوره الماء في الجسم مره اخري,لانه لو قلت نسبه المياه في الجسم تزداد لزوجه الدم وتسبب جلطه.

ومن قبيل المصادفه وتجاذب اطراف الحديث,قيلت هذه المعلومه القيمه وهي ان اللحوم الحيوانيه تحتوي علي 30% من كتلتها solid وان نسبه ال70% سوائل عباره عن بروتينات وخلافه. فعند تجميد اللحم يظل كل شيء فيها كما هو,ولكن عندما نسيح التلج اللي علي اللحمه ونلاقي سائل احمر نزل منها,ده مش دم وحاجه وحشه نتخلص منها,ده السوائل والبروتينات وكل الغذا اللي في اللحمه نزل مع التلج اللي ساح,عشان كده كأننا في الاخر بناكل الياف مش لحم حقيقي. والسبب في الموضوع ده,اننا لما بنجمد اللحمه,بتتكون بللورات التلج بين الانسجه بتاعه اللحمه. لو البللوره دي كبرت عن المسافات بين الانسجه بتقطعها وبالتالي بنلاقي الغذا كله نزل في صوره السائل احمر اللون ده. انما لو البللوره دي اصغر,يبقي مش هتحصل المشكله دي.

حجم البللوره ده بيتوقف علي وقت التجميد. لو جمدناها بسرعه,مش هتتكون بللوره تلج كبيره,اما لو عمليه التجميد طولت,بتكبر البللوره دي وتعمل المشكله.بس لما نجيب لحمه جديد,نحطها في التلاجه الاول,لان الحمه بتكون عند درجه حراره الغرفه اللي هي 25 درجه,فلو حبينا نجمدها من 25 درجه ل10 درجات تحت الصفر مثلا,هتاخد وقت كبير وتعمل المشكله اللي قلنا عليها,انما لما نحطها في التلاجه الاول كده بنوصلها ل 4 درجات ومن غير تجميد,ويبدأ التجميد من 4 درجات ل10 تحت الصفر في وقت صغير,وبكده متحصلش المشكله دي وتفضل اللحمه محتفظه بقيمتها الغذائيه.

الموضوع ده مبيحصلش في الفراخ لسبب معرفوش,بس متعلق بنفس النظريه. واسم الموضوع العلمي الdeep freezing لمن يريد البحث والاستزاده.

والسلام عليكم ورحمه الله وبركاته.