ما هو الجرافين؟ ولماذا يعد أقوى مادة في العالم؟

بينما تزداد هشاشة المواد الأخرى مع انخفاض الحرارة، تزداد قوة هذا الخليط، ليبدو أنه أقوى مادة على الأرض، والتي تزداد قوة في ظل درجات الحرارة القصوى وكأنه شيء من فيلم خارق، ولكن وفقًا لدراسة علمية حديثة، فهو أمر حقيقي تمامًا.

أقوى مادة على الأرض

أقوى مادة على وجه الأرض هي سبيكة معدنية تتكون من الكروم والكوبالت والنيكل، وهو أقوى 100 مرة من الجرافين، وهو مادة فائقة القوة 200 مرة أقوى من الفولاذ وأخف 1000 مرة من الورق.

بينما كان الباحثون يدركون سابقًا أن المادة كانت صلبة، فقد فوجئوا عندما علموا أنها تصبح أكثر قوة عند تعرضها لدرجات حرارة شديدة البرودة، أما المواد الأخرى، بما في ذلك الجرافين، والتي تصبح أكثر هشاشة مع انخفاض درجات الحرارة، في حين أن هذه السبائك عالية الإنتروبيا (HEA) مقاومة للغاية.

وقال روبرت ريتشي، الأستاذ بجامعة كاليفورنيا بيركلي: "صلابة سبائك الألومنيوم المستخدمة في الطائرات تبلغ 35 ميغا باسكال لكل متر، حيث تبلغ صلابة هذه المادة 450 إلى 500 ميغا باسكالس لكل متر، وهي أرقام محيرة للعقل".

استخدامات أقوى مادة في العالم

يمكن دمج تلك المادة في البنية التحتية الفضائية أو استخدامها لبناء حاويات مقاومة للكسر لمشاريع الطاقة النظيفة، فعلى سبيل المثال، قد يكون التطبيق الجيد هو حاويات تخزين الهيدروجين للمركبات التي تعمل بالهيدروجين. 

وتكمن المشكلة في أن النيكل والكوبالت مكلفان للغاية؛ لذا لن يتم استخدام السبيكة خارج المختبر في أي وقت قريب.

تتكون أقوى مادة من مزيج متساوٍ من العناصر، في حين أن السبائك الأخرى مصنوعة من عنصر واحد سائد مع عناصر أخرى مختلطة، حيث أن سبائك الكروم والكوبالت والنيكل تنحني تحت الضغط، وهذه القابلية للطرق تمنعها من التصدع، فعند تعرضه للكثير من الضغط، فإنه لا يتشوه أو ينكسر كما تفعل المواد الأخرى، ولكن في الواقع، يصبح أقوى في درجات الحرارة الباردة.

واختبر العلماء السبيكة في البداية عن طريق تعريضها للنيتروجين السائل في درجات حرارة تقارب 321 درجة فهرنهايت تحت الصفر. بدلا من أن تضعف، حيث أصبحت السبيكة أقوى، ثم عرّض الباحثون السبيكة لهليوم سائل، والتي يمكن أن تصل درجة حرارته إلى 424 درجة فهرنهايت تحت الصفر.

وبالمقارنة مع الجرافين، كان HEA أكثر صرامة بشكل كبير. وفقًا للفيزيائي دونغ ليو، المؤلف المشارك في الدراسة من جامعة بريستول، فإن الجرافين قوي ولكنه يفتقر إلى تحمل الضرر، وهو هش للغاية ويتحطم تمامًا مثل الكوب الذي ترميه على الأرض ويتحطم إلى أشلاء.

وعلى الرغم من أن الجرافين قد يكون قاسيًا، إلا أنه يحافظ فقط على قوته في "مقاييس مستوى النانومتر"، بينما تم اختبار سبيكة الكروم والكوبالت والنيكل في أجزاء بحجم علبة السجائر، وهذا يجعلها مادة أكثر عملية للعناصر الشائعة.