Tip:
Highlight text to annotate it
X
أنودة الألمنيوم هي السرّ وراء متانة الحواسب المحمولة و الآي بود من شركة أبل
أحب التصميم \"المتوحّد\" الذي تستخدمه شركة أبل في الحواسب المحمولة.
إنَّها مصنوعة من الألمنيوم أو التيتانيوم المعالج
ليعطي شكلاً مصقولاً و مشذب مع سطحٍ متين.
يستخدمون عملية مشابهة في صناعة الآي بود أيضاً.
غلاف الألمنيوم الملون يبدو مصبوغاً’ ولكن السطح في الواقع هو طبقة
من أوكسيد الألمنيوم المشبوكة بالصبغ أنشأت في الألمنيوم.
الغريب حقيقةً هو أنَّ هذه الطبقات تتشكل من
تآكل مسيطر عليه بدقّة,أو بمعنى آخر, صدأ.
كلُّ قطعة ألمنيوم تشكّل طبقة محكمة من الأكسيد على سطحها
تقريباً في نفس لحظة تعريضها للهواء.
الآن ,في حين انَّنا نعتبر التآكل كقوَّة مخربة,
فإنها عندما يستخدمها المهندسون بشكل مبدع تسفر عن منافع مدهشة,
كما نرى في منتجات شركة أبل.
لخلق الطَليةالمستخدمة في هذه المنتجات,
يقوم المهندسون بتحسين نموّ طبقة الأكسيد إلكترو-كيميائياً
دعوني أريكم كيف بقطعة من التيتانيوم.
وضعت شريحةمن التيتانيوم في هذا المحلول,
موصولةً إلى مولد الطاقة.
لا تحاولو القيام بهذا في المنزل:هذا ممكن أن يكون قاتلاً.
شاهدو ماذا يحدث عندما أعطي فولتيه.
نرى فقاقيع تخرج من الإلكترود (electrodes).
عندما أزيد الفولتية يتغير لون التيتانيوم.
ندعو هذه العملية بالأنودة (anodizing); إليكم ما يحدث.
أنا أنمّي طبقة من أكسيد التيتانيوم
هناك طبقة رقيقة متشكلة بشكل طبيعي,
ولكن عندما نزيد سماكتها تستطيع روءية اللون يتغير.
إذا نظرنا إلى الشريحة التي صنعتها من الجانب
و بتكبير الصورة بشكل كبير
نستطيع رؤية أنّ كل لون يقابل
طبقة أكسيد بسماكة مختلفة.
ياتي اللون من تضارب أشعَّة الضوء
المنعكسة عن سطح التيتانيوم في أسفلِ
الأُكسيد الشفَّاف و تلك الأشعَّة المنعكسةِ عن سطحه.
سماكة تلك الطبقة تحدِّد كيف تتضارب هاتان الأشعّتان.
لكل سماكة من طبقة الأكسيد هناك موجتان للونٍ محدّد
تكون خارج الطور بطول نصف موجةٍ تماماً و
لذلك عندما تلتقيان عند السطح فإنهما تلغيان بعضهما البعض.
اللون الملحوظ,عندها, في حالة تطبيق الضوء الأبيض
سيكون المتمم لهذا اللون.
حيث أنّ التيتانيوم مدهش, فإن الأنودة مهمّة جدّا للألمنيوم,
لأن الطّبقة ممكن ان تصنع بشكل أسمك و أمتن و واقيةً أكثر.
للحصول على الوانٍ زاهية, نصبغ الألمنيوم
و نختم السطح ليثبّت اللون
أنودة الألمنيوم تبدأ بشكل مشابه لأنودة التيتانيوم.
باستخدام الألمنويم كقطب موجب, يمرر المهندسون في البداية
تياراً كافياً لإنشاء طبقة \"حاجز\" رقيق
مشابه للطبقة المتشكلة طبيعياً
ثم, مع استمرار الأنودة, يدفع التيار هذا
الحاجز بعمق داخل الالمنيوم محولاّ
الألمنيوم الخارجي إلى طبقة أكسيد مليئة بالمسامات.
هذا ليس توضيع طبقة على الخارج , ولكنه تفاعل
يستهلك و يحول الألمنيوم:هذا أحدأسباب
كون هذه الطريقة فعالة لمنع التآكل.
المسامات في هذه الطبقة تعطي الألمنيوم خاصيّات فريدة
و مهمّة لجهاز المستهلك
إمكانيةُ التّلوين.
المسامات المتشكلة على السطح تشكل نمطاً كعشَّ النّحل
داخل هذه الطبقات بالإمكان وضع صبغٍ من أيِّ لون.
عندما تمتلئ المسامات يغلق المهندسون الطبقة
بغليِ الألمنيوم في ماءٍ حار
هذا يغلق المسامات, حابساً اللون إلى الأبد,
لا تستطيع كشطه دون أن تزيل الألمنيوم.
الصلابة تأتي من الأكسيد المتهيكل
بشكل مشابه للأحجار الكريمة الصلبة.
الياقوت الأزرق هو أكسيد ألمنيوم
مع آثار من الحديد و التيتانيوم ليعطيه لونه الأزرق
نفس المبدأ يكون مع الياقوت العادي, بنفس الهيكل البلوري
مع الكروم الذي يمتص الأصفر-الأخضر.
كلا المادتين صلبتان جدّاً: تسعة على مقياس موس للصلابة (Mohs scale)
في آي بود نموذجي هناك أنودة خفيفة لتكون
الطبقة ليست بنفس الصلابة, لكن مع ذلك أمتن من الدهان العادي.
أحبّ عملية الأنودة
العملية الطبيعية للتآكل جُعِلت مفيدةً للاستخدام في أدواتنا اليومية
أنا بيل هاموك, الرجل المهندس.
هذا الفيديو مستند على فصلٍ
في الكتاب: ثمان قصصٍ هندسية مذهلة (Eight Amazing Engineering Storie)
الكتاب يحتوي على معلومات أكبر عن هذا الموضوع.