التبريد ولحام البلاستيك.. أشياء غريبة استخدم العلماء الصوت في صناعتها

عندما نفكر في العلوم التكنولوجية التي غيرت حياتنا، غالبًا ما نتجاهل مجالًا يحقق تقدمًا مذهلاً، وهو علم الصوتيات، الذي أرى أنه لم يأخذ نصيبه في الشهرة والحب مثل بقية المجالات، حتى بعدما أثبت الصوت أنه أحد اللبنات الأساسية لبناء المستقبل، وقد استخدمه العلماء للقيام بأشياء رائعة واختراعات عظيمة، ومن المؤكد أننا سنسمع عنه كثيرًا في السنوات القادمة.

التبريد

قام فريق من الباحثين في جامعة ولاية بنسلفانيا برعاية Ben and Jerry’s بتصنيع ثلاجة تقوم بتبريد الطعام بالصوت، تعمل على مبدأ أن الموجات الصوتية تضغط وتمدد الهواء من حولها، مما يؤدي إلى تسخين الهواء وتبريده على التوالي، عادة، تؤثر الموجات الصوتية على درجات حرارة لا تزيد عن 1/10000 درجة، ولكن يمكن أن تحدث تأثيرات أكبر بكثير عن طريق وضع الغاز داخل الثلاجة تحت ضغط أكبر بكثير تساوي حوالي 10 أجواء، ويضغط الفريزر الحراري الصوتي، كما يطلق عليه، على الغاز داخل حجرة التبريد وينفخه بسرعة أكثر من 173 ديسيبل، مما يولد الحرارة، وفي الداخل، تمتص سلسلة من الصفائح المعدنية ضمن مسار الموجات الصوتية الحرارة، وتقوم بتوصيلها إلى نظام مبادل حراري، حيث تتم إزالة الحرارة وتبريد محتويات الثلاجة، تم تطوير النظام كبديل أكثر صداقة للبيئة عن الثلاجات التقليدية، على عكس النماذج التقليدية، التي تستخدم مبردات كيميائية تلحق الضرر بالغلاف الجوي، وتعمل الثلاجة الحرارية الصوتية بشكل جيد للغاية مع الغازات الخاملة مثل الهيليوم، مما يجعل التكنولوجيا الجديدة أكثر أمانًا من أي شيء موجود حاليًا في السوق، ومع تقدم العلم، يأمل مصمموه أن تتفوق النماذج الحرارية الصوتية في النهاية على الثلاجات التقليدية من حيث الموثوقية نظرًا لأن لديها عددًا أقل من الأجزاء المتحركة لتتعطل.

اللحام بالموجات فوق الصوتية

تستخدم الموجات فوق الصوتية في لحام البلاستيك منذ الستينيات، وهو يعمل عن طريق ضغط مادتين لدائن حرارية معًا فوق سندان، ثم يتم تغذية الموجات فوق الصوتية من خلال قرن يهز جزيئاتها، مما يسبب الاحتكاك الذي يسبب الحرارة، والنتيجة النهائية هي ذوبان القطعتين معًا بشكل متساوٍ وبقوة، وكان ذلك الاختراع مثله مثل العديد من التقنيات، تم اكتشافه بالصدفة، حيث كان روبرت سولوف يعمل على تقنية ختم الأفلام بالموجات فوق الصوتية عندما لمس المسبار الذي كان يحمله عن طريق الخطأ موزع شريط سكوتش على مكتبه، أدى الحادث إلى لحام نصفي الموزع معًا، مما جعله يدرك أن الموجات الصوتية يمكن أن تنتقل على طول زوايا وجوانب البلاستيك الصلب للوصول إلى المفاصل، وبعد ذلك طوروه سولوف وزملاؤه وحصلوا على براءة اختراع لما أطلقوا عليه طريقة التثبيت بالموجات فوق الصوتية، ومنذ ذلك الحين، وجد استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في العديد من الصناعات، من الحفاضات إلى السيارات، وتُستخدم التكنولوجيا في كل مكان يحتاج فيه البلاستيك إلى الترابط معًا، وفي الآونة الأخيرة، بدأت البحرية الأمريكية في تجربة استخدامها لعمل “طبقات ملحومة” لزيها الرسمي، طالما أن خامة الملابس مصنوعة من لدن حراري مثل النايلون، يمكن استخدام اللحام بالموجات فوق الصوتية لعمل طبقات أقوى وأخف وزنا وأكثر عزلًا من الخيوط التقليدية، ولكن لا يزال استخدامه العسكري تجريبيًا فقط، وتُستخدم هذه التقنية عادةً للدرزات المستقيمة، وليس تلك التي تدور في الزوايا، وهي باهظة الثمن، في الوقت الحالي، لا تزال الخياطة اليدوية هي الطريقة الأرخص والأكثر تنوعًا.