الهندسة الانفعالية.. خطوة جديدة نحو تغيير خصائص المواد
طيار مهندس/ محمد الشعلان | Capt. Mehmed asch-Schaalan
09/02/2023 القراءات: 362
يمكن لنظام جديد من "الانفعال الهندسي" تغيير الخصائص المادية والكهربائية والحرارية للمواد. إن تطبيق القليل من الانفعال على قطعة من أشباه الموصلات أو أي مادة بلورية أخرى يمكن أن يشوه الترتيب المُنظَّم للذرات في بنيتها بما يكفي لإحداث تغييرات جذرية في خصائصها، مثل الطريقة التي تنتقل بها الكهرباء، أو ينتقل الضوء، أو تسري الحرارة بها. على عكس الطرق الأخرى لتغيير خصائص المادة، مثل المنشطات أو المنبهات الكيميائية، التي تنتج تغييرًا ثابتًا دائمًا، يسمح الانفعال الهندسي بتغيير الخصائص (على الطاير). يقول لي: "الانفعال هو شيء يمكنك تشغيله وإيقافه ديناميكيًا". لكن إمكانيات المواد المقاومة للهندسة قد أعاقتها مجموعة هائلة من الاحتمالات، يمكن تطبيق الانفعال بأي من الطرق الستة المختلفة (بثلاثة أبعاد مختلفة، كل واحدة منها يمكن أن تنتج الانفعال داخلياً أوخارجياً أو جانبية)، ومع تدرجات شبه نهائية للدرجة الواحدة، وبالتالي فإن المجموعة الكاملة من الإمكانيات غير عملية لاستكشافها ببساطة عن طريق التجربة والخطأ. يقول لي: "إنه ينمو بسرعة حتى 100 مليون عملية حسابية إذا أردنا رسم مساحة الفراغ المرنة بالكامل". هذا هو المكان الذي يأتي فيه تطبيق هذا الفريق الجديد لطرق التعلم الآلي من أجل الإنقاذ، حيث يوفر طريقة منهجية لاستكشاف الإمكانيات والقابلية للضغط على الكمية والاتجاه المناسبين للانفعال لتحقيق مجموعة معينة من الخصائص لغرض معين. يقول لي: "الآن لدينا هذه الطريقة عالية الدقة للغاية التي تقلل بشكل كبير من تعقيد الحسابات المطلوبة". يقول سوريش: "هذا العمل هو مثال على الكيفية التي يمكن بها تحقيق التطورات الحديثة في المجالات التي تبدو بعيدة مثل فيزياء المواد، والذكاء الاصطناعي، والحوسبة، والتعلم الآلي من أجل تعزيز المعرفة العلمية التي لها آثار قوية على تطبيقات الصناعة". ويقول الباحثون إن الطريقة الجديدة يمكن أن تفتح الإمكانيات لإنشاء مواد بعينها ذات دقة متناهية للأجهزة الإلكترونية، والبصرية، والضوئية التي يمكنها العثور على استخدامات الاتصالات ومعالجة المعلومات وتطبيقات الطاقة. درس الفريق تأثير الانفعال الهندسي على فجوة الطاقة، والتي تبرز خاصية إلكترونية رئيسية لأشباه الموصلات في كل من السيليكون والألماس، وباستخدام خوارزمية الشبكة العصبية كانوا قادرين على التنبؤ بدقة عالية بكيفية تأثير الكميات والتوجيهات المختلفة للسلالة على فجوة الطاقة. يقول لي: "يمكن أن يكون (ضبط) فجوة نطاقها أداة رئيسية لتحسين كفاءة الجهاز، مثل خلية السيليكون الشمسية، عن طريق جعلها تتطابق بدقة أكبر مع مصدر الطاقة الذي صُمّم لتسخيره، من خلال ضبط فجوة نطاقها، على سبيل المثال، قد يكون من الممكن صنع خلية سيليكون شمسيّة تكون فعّالة في التقاط ضوء الشمس كنظيراتها، ولكنها لا تزيد عن الألف من الكثافة. من الناحية النظرية، فإن المادة يمكن أن تتغير حتى من شبه موصل إلى معدن، وسيكون لها العديد من التطبيقات إذا كان ذلك قابلًا للتنفيذ في منتج ذي إنتاج كبير. في حين أنه من الممكن في بعض الحالات إحداث تغييرات مماثلة بوسائل أخرى، مثل وضع المادة في حقل كهربائي قوي أو تغييرها كيميائيًا، فإن هذه التغييرات تميل إلى أن يكون لها العديد من التأثيرات الجانبية على سلوك المادة، في حين أن تغيير الانفعال يكون أقل تأثيرًا في هذا الجانب. على سبيل المثال، يوضح لي أن الحقل الكهروستاتيكي غالبًا ما يتداخل مع تشغيل الجهاز لأنه يؤثر على طريقة تدفق الكهرباء من خلاله، فتغيير الانفعال لا ينتج مثل تلك التداخلات.
الهندسة الانفعالية، المواد، علوم المواد، علوم، الصناعة، الابتكار، المستقبل
يجب تسجيل الدخول للمشاركة في اثراء الموضوع
مواضيع لنفس المؤلف
مواضيع ذات صلة