ابتكار النانو في صناعة السكك الحديدية: إنجاز جديد لجامعة كارابوك في إنتاج المواد الخفيفة

تصدرت جامعة كارابوك (KBÜ)، المعروفة بكونها مركز هندسة أنظمة السكك الحديدية في تركيا، عناوين أخبار التكنولوجيا مرة أخرى بإنجاز علمي بارز. يقوم الباحثون في هذه الجامعة بتطوير مواد متقدمة لا تقلل وزن القطارات بشكل كبير فحسب، بل تعمل أيضاً على تحسين متانتها وسلامتها [1].

ثورة النانو في هياكل القطارات يركز هذا المشروع، المدعوم من برنامج توبيتاك (TÜBİTAK) 1002، على تصميم وبناء هياكل خفيفة لمركبات السكك الحديدية باستخدام البوليمرات المعززة بألياف الكربون (CFRP). وأعلن محمد أمين آري، المحاضر في قسم تقنيات النقل بجامعة كارابوك ومدير المشروع، أنه تم استخدام جسيمات الغرافين وثنائي كبريتيد الموليبدينوم النانوية لتعزيز مصفوفة الإيبوكسي في هذا البحث [1]. هذا المزيج المبتكر يجعل المواد المنتجة خفيفة للغاية وفي نفس الوقت تتمتع بمقاومة ميكانيكية أعلى بكثير من السبائك المعدنية التقليدية.

يضمن استخدام طريقة "التعبئة بالتفريغ الهوائي" (Vacuum Bagging) لإنتاج هذه المركبات توزيعاً موحداً للجسيمات النانوية ويزيد من الاستقرار الهيكلي للقطع ضد الضغوط الديناميكية. هذا الابتكار حيوي بشكل خاص في تطوير القطارات فائقة السرعة التي تتطلب تسارعاً سريعاً وكبحاً مثالياً [1].

المزايا الفنية والاقتصادية لتقليل الوزن يرتبط تقليل الوزن في أنظمة السكك الحديدية ارتباطاً مباشراً بكفاءة الطاقة. ووفقاً للباحثين، فإن استبدال الفولاذ والألمنيوم بهذه المواد النانوية المركبة يمكن أن يقلل من استهلاك الكهرباء في القطارات الكهربائية والوقود في قطارات الديزل إلى أدنى حد. بالإضافة إلى ذلك، فإن تخفيف وزن العربات يقلل الضغط على البنية التحتية للسكك الحديدية والقضبان، مما يقلل تكاليف صيانة الشبكة على المدى الطويل [1][3].

تتميز هذه المواد الجديدة أيضاً بمقاومة أكبر بكثير للتآكل والعوامل البيئية مقارنة بالمعادن، مما يزيد من عمر أسطول السكك الحديدية ويؤخر الحاجة إلى الإصلاحات الدورية. أظهرت الاختبارات الأولية أن هذه المركبات لديها إمكانات عالية لاستبدال القطع المعدنية الثقيلة بالكامل في هياكل القطارات ومكوناتها الداخلية [1].

كارابوك؛ محرك توطين صناعة السكك الحديدية يعد تطوير هذه المواد جزءاً فقط من الاستراتيجية الكبرى لجامعة كارابوك لتحديث صناعة السكك الحديدية في تركيا. مؤخراً، أطلقت الجامعة أيضاً مشروع "SİMURAY-KBÜ" بميزانية تتجاوز 10.5 مليون ليرة لبناء أجهزة محاكاة متقدمة لقيادة القطارات باستخدام الذكاء الاصطناعي [2].

إن الجمع بين المعرفة بالمواد المتقدمة وأنظمة التحكم الذكية وأدوات القياس الدقيقة مثل أجهزة القياس المعتمدة على الليدار (Lidar)، جعل من جامعة كارابوك مرجعاً عالمياً في مجال تقنيات السكك الحديدية [3]. تأتي هذه الجهود تماشياً مع أهداف تركيا الاستراتيجية لتقليل الاعتماد الخارجي في تقنيات النقل عالي السرعة. يتم حالياً نشر نتائج هذه الأبحاث في مجلات علمية دولية مرموقة، ومن المتوقع أن تدخل مرحلة الإنتاج الصناعي قريباً [1].