לרדת במשקל – ולהתחזק

מאות קילוגרמים – זה המשקל שנוסף לדגמי מכוניות פופולריים ב-30 השנים האחרונות, בין השאר עקב דרישות בטיחות מחמירות יותר. כתוצאה מכך משקיעות כיום יצרניות הרכב הגדולות מאמצים וכספים בניסיון להפוך את המכוניות לקלות יותר. למטרה זו משמשות, בין היתר, סגסוגות קלות של אלומיניום ומגנזיום, אשר מחליפות מתכות כבדות יותר. ההשוואה מאלפת: החלפה של חלק העשוי כיום פלדה בחלק המיוצר מאלומיניום תפחית ממשקלו עשרות אחוזים, שכן המסה הסגולית של אלומיניום היא כשליש מזו של פלדה. עם זאת, השימוש בסגסוגות קלות מוגבל בשל התכונות המכאניות שלהן, ובנקודה זאת יכול המדע לסייע. טכנולוגיה חדשה, שפותחה בקבוצת המחקר של פרופ' רשף טנא מהמחלקה לחומרים ופני שטח במכון ויצמן למדע, בשיתוף פעולה עם פרופ׳ סונג-ג'נג הואנג מהאוניברסיטה הטכנית בטאיפיי שבטייוואן, עשויה להוות פריצת דרך שתאפשר ייצור מוצרים חזקים ועמידים יותר מסגסוגות קלות.

חוקרים רבים ניסו בשנים האחרונות שיטות לחיזוק סגסוגות קלות כדי להגיע ליעד הנכסף – חומרים קלים ועמידים. אך המלאכה שניצבה בפניהם אינה פשוטה: התכונות המכאניות של מתכות נמדדות בשני צירים עיקריים – חוזק ומשיכּות (היכולת לעמוד בשינוי צורה) – ובדרך כלל, תכונה אחת באה על חשבון השנייה: הגברת החוזק תפגע במשיכּות, ולהיפך. רק שיפור שתי התכונות במקביל יגביר את חסינות החומר בפני שברים.

קבוצות המחקר של פרופ' טנא ופרופ' הואנג פיתחו טכנולוגיה המחזקת את שתי התכונות גם יחד בסגסוגות קלות באמצעות הוספת כמויות קטנות של ננו-חומרים אי-אורגניים, אשר הומצאו בקבוצת המחקר של פרופ' טנא לפני יותר מ-20 שנה, ומאז שימשו לפיתוח יישומים רבים ומגוונים. סגסוגות מחוזקות אלה עשויות לאפשר לתעשיות התעופה, החלל והתחבורה להפחית את משקל הכלים, ובכך לאפשר חיסכון באנרגיה ובפליטת מזהמים, ללא התפשרות על התכונות המכאניות. נוסף על כך, טכנולוגיה זו עשויה לשפר את תכונותיהם של חלקים שכבר היום עשויים סגסוגות קלות, ולהאריך את משך השירות שלהם. חברת "ידע", המקדמת יישומים תעשייתיים על בסיס המצאותיהם של מדעני המכון, מובילה את המיסחור של הטכנולוגיה החדשה, ומנהלת בימים אלה מגעים עם גורמי תעשייה לקידום ייצור מוצרים מתקדמים שיתבססו עליה.