חיכוך מיותר

 

 

חומר שהתגלה במכון לפני שנים אחדות עשוי להגדיל במידה ניכרת את יעילותן ואת נצילותן של מכונות. אפשרויות אלה עולות מדו"ח מחקר שמתפרסם בימים אלה בכתב העת המדעי הבינלאומי היוקרתי "נייצ'ר" ("טבע"). דו"ח המחקר מתאר השוואה בין תכונות הסיכה של החומר החדש לבין חומרי סיכה מתקדמים מסוגים שונים, ועולה ממנו, כי החומר שגילו מדעני המכון מונע חיכוך בין חלקי מתכת נעים, ביעילות המגיעה עד פי 2.5 בהשוואה ליעילותם של חומרי הסיכה הקיימים.

 

כוח החיכוך הוא הגורם העיקרי להקטנת יעילותן של מכונות (הוא פועל נגד כיוון התנועה של חלקי המכונה הנעים, כך שכדי להתגבר עליו נדרשת המכונה להשקיע אנרגיה רבה יותר). כדי להפחית את החיכוך ואת הבלאי של חלקי המכונה משתמשים בחומרי סיכה שונים, אך גם החומרים האלה יוצרים מעין קרומים צמיגים הנצמדים לחלקי המכונה הנעים (מצד אחד) ומתחככים זה בזה (מצד שני), דבר שגורם להפחתת יעילות המכונה. חומר הסיכה האידאלי הוא, אפוא, חומר "מתבדל", שלא ייצמד לחלקי המכונה מצד אחד, ולא ייצור קרומים שיתחככו זה בזה מצד שני.

 

לפני יותר מעשור שנים גילו המדענים הארי קרוטו וריצ'ארד סמוליי מבנה מולקולרי חדש של פחמן, שנחשב כבעל סיכויים טובים לשמש חומר סיכה יעיל במיוחד. היו אלה מולקולות דמויות כדור-רגל שהכילו 60 אטומי פחמן. קרוטו וסמוליי (שזכו על תגלית זו בפרס נובל לכימיה לשנת 1996) כינו את המולקולות האלה "פולרנים", על שמו של האדריכל בקמינסטר פולר, שבנה מבנים כיפתיים לפי אותם עקרונות שעמדו בבסיס מבנה המולקולות החדשות. בהיותן בנויות ככדור סגור, מולקולות ה"פולרנים" אינן נוטות להיקשר לחומרים אחרים, ולפיכך הן נחשבות בעלות פוטנציאל לשמש חומרי סיכה יעילים. במשך זמן רב האמינו רוב המדענים בעולם כי המבנה המולקולרי הסגור, המכיל אטומים של חומר אחד בלבד, הוא אופייני לפחמן בלבד. אבל בשנת 1992 גילו פרופ' רשף טנא וחברי קבוצת המחקר שלו במכון, כי גם טונגסטן דו-גופריתי (שהוא חומר לא אורגני, כלומר אינו מכיל פחמן), מתארגן בתנאים מסוימים במבנים כלוביים סגורים, דמויי פולרנים. תגלית זו פתחה, למעשה, תחום מחקר חדש במדעי החומרים.

 

פרופ' טנא וחברי קבוצתו, ד"ר מנחם גנוט וד"ר לב מרגוליס (שמת לפני חודשים אחדים), שפעלו בשיתוף עם קבוצתו של ד"ר גרי הודס, גילו את התגלית תוך כדי עבודתם בפיתוח תאים פוטו-וולטאיים מתקדמים (תא פוטו-וולטאי הופך את אנרגיית השמש לחשמל). תוך כדי עבודתם בתחום זה הבחינו, כי החומר שגילו מפגין תכונות העשויות להקנות לו יכולת לשמש חומר סיכה יעיל במיוחד. בהמשך התברר כי אחד מיתרונותיהם של ה"כלובים הסגורים" של הטונגסטן הדו-גופריתי, המזכירים בצל בעל שכבות פנימיות רבות, נובע מהעובדה שהם גדולים בהרבה מה"פולרנים" הפחמניים. תכונה זו מאפשרת להם להפריד ולשמור על מרחק יעיל בין חלקי המכונות הנעים.

 

במחקר השוואתי שבוצע באחרונה, בראשותו של פרופ' רשף טנא ובהשתתפותם של ד"ר סידני כהן ותלמידי המחקר ישי פלדמן ומשה הומיונפר מהמכון; וד"ר לב רפפורט ועמיתיו מהמרכז לחינוך טכנולוגי בחולון, נבחן הטונגסטן הדו-גופריתי דמוי ה"פולרן" בתנאים תעשייתיים. בדו"ח המחקר שלהם ב"נייצ'ר" מדווחים החוקרים, כי הטוגסטן הדו-גופריתי דמוי ה"פולרן" מקטין חיכוך עד פי 2.5 בהשוואה לחומרי סיכה אחרים, וכי הוא מפחית את בלאי חלקי המתכת הנעים ומתחככים זה בזה בשיעור של פי 6-2.

 

חברות תעשייתיות רבות בעולם כבר מגלות עניין רב בחומר החדש (שעליו ועל השיטות להפקתו ולשימוש בו נרשמו פטנטים). כעת מתמקדים החוקרים בפיתוח שיטות להפקת כמויות גדולות של הטונגסטן הדו-גופריתי בצורתו דמויית ה"פולרן".