تكنولوجيا مكافحة الغبار: من استكشاف الفضاء إلى الطاقة المستدامة

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 15 سبتمبر 2023

ملخص البصيرة

طور باحثون في جامعة تكساس في أوستن تقنية مضادة للغبار تستخدم عملات النانو وطباعة النانو. هذا التطور له آثار على استكشاف الفضاء ، والطاقة الشمسية ، والإلكترونيات ، والسلع الاستهلاكية ، والبناء ، مما يقلل من الحاجة إلى التنظيف المنتظم ويؤدي إلى توفير التكاليف. تشمل الآثار الأوسع لتقنية مكافحة الغبار الحد من التقدم في علوم المواد ، والصناعات والأسواق الجديدة ، والاندماج في المنازل والمباني الذكية.

سياق تكنولوجيا مكافحة الغبار

بدعم من تمويل وكالة ناسا ، ابتكر الباحثون في جامعة تكساس في أوستن ، بالتعاون مع شركة التصنيع الذكية لحلول المواد ، طريقة لمنع الغبار من الالتصاق بالأسطح. تدمج التقنية عمليتي تصنيع - النقش بالنانو وطبع النانو - لإنشاء نمط من الأهرامات الصغيرة على مادة مسطحة سابقًا. تمنع هذه النتوءات الصغيرة جزيئات الغبار من الالتصاق بالمادة ، مما يؤدي إلى انزلاقها.

لعرض تقنيتهم ​​المقاومة للغبار ، قام العلماء بتغطية سطح مستو وأحد الأسطح المصممة خصيصًا بغبار القمر المحاكى. ثم قاموا بوضع الأسطح عموديًا ، مما سمح للأتربة السائبة بالتساقط على الأرض. عند فحص الأسطح ، وجدوا أن السطح المسطح به 35 بالمائة من مساحته مغطاة بالغبار ، بينما السطح المصمم له غطاء غبار 2 بالمائة فقط.

هناك سببان رئيسيان لالتصاق الغبار بالأسطح: قوى فان دير فال والكهرباء الساكنة. من الضروري إنشاء أسطح مقاومة للغبار بقوى منخفضة من فان دير فال ، مما يعني الالتصاق الضعيف بين السطح وجزيئات الغبار. بهذه الطريقة ، يمكن إزالة جزيئات الغبار بواسطة قوى خارجية ولا تعتمد فقط على قطرات الماء. هناك طريقتان لخفض قوات فان دير فال. أحدهما هو صنع هياكل صغيرة لتقليل منطقة التلامس بين الغبار والأسطح الزجاجية ، والآخر هو تقليل طاقة سطح الزجاج. تساعد الأسطح المضادة للكهرباء الساكنة في تقليل تراكم الغبار عن طريق إضعاف الكهرباء الساكنة بين جزيئات الغبار والسطح.

التأثير التخريبي

إلى جانب مساعدة روفرات ناسا المستقبلية في معالجة الغبار الفضائي ، يمكن أيضًا استخدام هذه التقنية لتطوير ألواح شمسية مضادة للغبار لاستخدامها على الأرض ، وتعزيز كفاءتها دون التنظيف اليدوي - وهي تكلفة متزايدة في الطاقة الشمسية. قد تقلل الطلاءات المضادة للغبار على الأسطح والمواد من الحاجة إلى التنظيف المنتظم ، مما يؤدي إلى انخفاض الطلب على منتجات وخدمات التنظيف. يمكن أن تستفيد السلع الاستهلاكية المعبأة أيضًا من تقنيات مكافحة الغبار ، وخاصة المنتجات الغذائية والأدوية. يمكن أن يؤدي هذا التطور إلى تحسين صحة العملاء ، وخاصة أولئك الذين يعانون من حساسية الغبار وأمراض الجهاز التنفسي الأخرى ذات الصلة.

صناعة الإلكترونيات الأخرى التي يمكن أن تتعطل بسبب تقنية مكافحة الغبار. يمكن أن يتسبب تراكم الغبار على المكونات الإلكترونية في حدوث تلف ، مما يؤدي إلى انخفاض الأداء وتقصير العمر الافتراضي. يمكن أن تقلل الطلاءات المضادة للغبار من الطلب على البدائل ، مما يؤثر على سلسلة التوريد للمكونات الإلكترونية. 

أخيرًا ، يمكن أن تؤثر تقنية مكافحة الغبار بشكل كبير على صناعة مواد البناء والتشييد. يمكن أن يتسبب تراكم الغبار على مواد البناء في تدهورها ويؤثر على أدائها بمرور الوقت. يمكن أن تساعد الطلاءات المضادة للغبار على مواد البناء في تقليل الصيانة المطلوبة ، مما يؤدي إلى توفير التكاليف لأصحاب المباني. ومع ذلك ، يمكن أن يؤثر أيضًا على صناعة مواد البناء ، حيث يمكن أن يؤدي انخفاض الطلب إلى انخفاض الإنتاج وربما فقدان الوظائف.

تداعيات تقنية مكافحة الغبار

قد تشمل الآثار الأوسع نطاقًا لتقنية مكافحة الغبار ما يلي: 

• الحد من تلوث الغبار وتحسين جودة الهواء وتقليل المشاكل الصحية المتعلقة بأمراض الجهاز التنفسي. يمكن أن يقلل هذا التطور أيضًا من كمية الغبار التي تتراكم في النظم البيئية الطبيعية ، مما يحافظ عليها ويحتمل أن يقلل من مخاطر حرائق الغابات.
• التقدم في علم المواد ، حيث يستكشف الباحثون طرقًا جديدة لجعل الأسطح أقل عرضة لتراكم الغبار. قد يؤدي ذلك إلى منتجات جديدة ، مثل النوافذ ذاتية التنظيف.
• صناعات وأسواق جديدة للمنتجات والخدمات المتعلقة بمنع الغبار وإزالته. 
• انخفاض الحاجة إلى العمالة اليدوية في أعمال التنظيف والصيانة ، مما يؤدي إلى فقدان الوظائف في هذه القطاعات. 
• يمكن أن يؤدي انخفاض تراكم الغبار على الألواح الشمسية إلى تحسين كفاءتها ، مما يؤدي إلى زيادة امتصاص الطاقة الشمسية وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
• يتم دمج تقنيات مكافحة الغبار في المنازل والمباني الذكية ، مما يسمح بإزالة الغبار وصيانته تلقائيًا. يمكن أن تؤدي هذه الميزة إلى زيادة كفاءة الطاقة وتقليل التكاليف المرتبطة بالتنظيف اليدوي.

أسئلة للنظر فيها

• كيف يمكن لتقنيات مكافحة الغبار أن تفيدك شخصيًا؟
• ما هي الابتكارات المحتملة الأخرى التي يمكن أن تظهر بسبب الأسطح المقاومة للغبار؟