بلاستيكي

المواد العضوية هي المواد التي تحتوي على الكربون كمكون أساسي، وتشمل الدهون والبروتينات والكربوهيدرات والحموض النووية والفيتامينات والهرمونات والإنزيمات والأحماض الأمينية. وتعتبر المواد العضوية أساسية في الحفاظ على حياة الكائنات الحية، حيث تستخدم لبناء الخلايا وتنظيم عمليات الجسم وتحفيز النمو والتطور. كما تلعب المواد العضوية دورًا هامًا في تحسين خصوبة التربة وتعزيز نمو النباتات وتحسين صحة الحيوانات وتحسين جودة المياه والتربة. وتستخدم المواد العضوية في الصناعات الغذائية والزراعية والصيدلانية والكيميائية والبلاستيكية والمنسوجات والورقية والكثير من الصناعات الأخرى.

الكيمياء العضوية تشمل العديد من الأنواع ويمكن تصنيفها حسب التركيب الجزيئي والوظيفة المجهرية وغيرها من العوامل. ومن أهم الأنواع وأكثرها شيوعاً:

1- الهيدروكربونات: تشمل هذه الفئة مركبات الكربون والهيدروجين فقط. ومن أمثلة هذه المركبات الألكانات والألكينات والألكاينات والهيدروكربونات الحلقية وغيرها. تستخدم هذه المركبات في العديد من التطبيقات، مثل صناعة الوقود والبلاستيك والمواد المضافة للتشحيم.

2- الكحولات: هي مركبات تحتوي على مجموعة هيدروكسيل (-OH) مرتبطة بجزيء الكربون. ومن أمثلة هذه المركبات الإيثانول والميثانول والإيزوبروبيل الكحول وغيرها. تستخدم الكحولات في الصناعات الدوائية، صناعة المواد المطهرة والتنظيف، وصناعة المشروبات الكحولية.

3- الأمينات: هي مركبات تحتوي على مجموعة الأمين (-NH2) مرتبطة بجزيء الكربون. ومن أمثلة هذه المركبات الأمينات الأولية والثانوية والثالثية، والببتيدات، والمواد الفعالة في الأدوية. تستخدم الأمينات في الصناعات الدوائية والبلاستيكية وغيرها.

4- الهالوجينيدات: هي مركبات تحتوي على أحد العناصر الهالوجينية (الفلور أو الكلور أو البروم أو اليود) مرتبط بجزيء الكربون. ومن أمثلة هذه المركبات الكلوروفورم والتريكلوروإيثان والفلوكسينيل وغيرها. تستخدم الهالوجينيدات في صناعة الأدوية والمركبات الكيميائية الأخرى.

5- الكاربوكسيلات: هي مركبات تحتوي على مجموعة الكاربوكسيل (-COOH) مرتبطة بجزيء الكربون. ومن أمثلة هذه المركبات حمض الأسيتيك وحمض الصفصاف، وحمض الأمينوبنزويك وغيرها. تستخدم الكاربوكسيلات في صناعة الأدوية والفنادق والمواد الأخرى.

6- الإسترات: هي مركبات تحتوي على الكاربوكسيل ومجموعة الكحول مرتبطين بجزيء الكربون. ومن أمثلة هذه المركبات إستر الإيثيل وإستر الفينيل وغيرها. تستخدم الإسترات في صناعة الأدوية والمستحضرات الجمالية وغيرها.

التخفيف الحراري هو عملية تهدف إلى خفض درجة حرارة مادة ما بطرق مختلفة، مثل التبريد بواسطة الهواء أو الماء أو الغازات المبردة. ويستخدم التخفيف الحراري لتحسين خصائص المواد مثل صلابة وقابلية التشكيل والمقاومة والمتانة، وكذلك لمنع تشوه المواد وتجنب التشققات أو الانفجارات بسبب ارتفاع درجة الحرارة. يستخدم التخفيف الحراري في المعالجة الحرارية لتصنيع الأجزاء المعدنية والزجاجية والبلاستيكية والسيراميكية والكثير من المواد الأخرى.

الطباعة ثلاثية الأبعاد في هندسة البوليمرات هي تقنية تستخدم لإنتاج هياكل ثلاثية الأبعاد من المواد البلاستيكية. يتم استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد لتحويل ملفات تصميم ثلاثية الأبعاد إلى مجسمات حقيقية باستخدام مادة بلاستيكية سائلة أو مسحوق بلاستيكي يتم تصلبها أو تجمدها بواسطة الحرارة أو الأشعة فوق البنفسجية أو الليزر. تعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد في هندسة البوليمرات تقنية مبتكرة ومستقبلية تستخدم في مجالات مثل التصميم والهندسة والصناعة والطب.

تطبيقات هندسة البوليمر هي عديدة ومتنوعة وتشمل:

1- الصناعات البلاستيكية: تشمل تصنيع الأغلفة البلاستيكية للمنتجات الاستهلاكية، والتعبئة والتغليف، والأدوات المنزلية والخفيفة.

2- الصناعات الطبية: تشمل تصنيع الأدوات الجراحية والتعويضات الطبية، والأجهزة الطبية والذاتية الإدارة.

3- الصناعات الكيميائية: يمكن استخدام البوليمرات في تصنيع المواد اللاصقة والدهانات والطلاءات.

4- الصناعات الإلكترونية: يستخدم في تصنيع الموصلات الحرارية والبلاستيكية الموجهة للإلكترونيات.

5- الصناعات الزراعية: تشمل تطبيقات هندسة البوليمر في تصنيع سلالات المعادن والألومينيوم، وتصنيع الأنابيب والصمامات الزراعية.

6- الصناعات الفضائية: يمكن استخدام البوليمرات في تصنيع الأجزاء البلاستيكية للمركبات الفضائية.

أنظمة التحكم في البوليمرات هي أدوات تستخدم لتحديد وتحكم في الخواص الفيزيائية والكيميائية للبوليمرات المصنوعة منها. تشمل أنظمة التحكم في البوليمرات عدة أنواع من المواد والتقنيات مثل:

1- المذيبات المنظمة: وهي مواد تستخدم للسيطرة على حجم الجزيئات في البوليمر، مما يؤثر على خصائصها الفيزيائية.

2- المضافات المثبطة: وهي مواد تستخدم لتثبيط عملية البلمرة أو الحماية من الأضرار الناتجة عن العملية.

3- المحفزات: وهي مواد تستخدم لتسريع عملية البلمرة.

4- التحكم البيولوجي: وهي تقنيات تستخدم مواد حيوية مثل البروتينات والحمض النووي للتحكم في خصائص البوليمرات.

تستخدم أنظمة التحكم في البوليمرات في العديد من التطبيقات مثل الأدوية والأغذية والمواد البتروكيماوية والبلاستيكية.

هناك عدة طرق لحفظ الموائع، منها:

1- التخزين في الثلاجة: يمكن حفظ الموائع مثل العصائر والحليب والمشروبات المثلجة في الثلاجة لفترة طويلة.

2- التجميد: يمكن تجميد الموائع مثل العصائر والحليب والمشروبات المثلجة في الثلاجة لفترة أطول.

3- الحفظ في الحاويات الخاصة: يمكن استخدام حاويات زجاجية أو بلاستيكية خاصة لحفظ الموائع، مع ضرورة إغلاقها بإحكام.

4- الحفظ في أكياس بلاستيكية: يمكن استخدام أكياس بلاستيكية خاصة لحفظ الموائع، ويمكن إضافة العصائر والمشروبات المثلجة إلى الأكياس قبل إغلاقها.

5- استخدام الفلاتر الخاصة: يمكن استخدام الفلاتر الخاصة لحفظ الموائع وتنقيتها من الشوائب والرواسب.

يتجه الباحثون في المواد المكثفة إلى تطوير مواد جديدة ذات خواص مميزة تساعد في تطوير تقنيات ومنتجات جديدة، مثل المواد الذكية التي تتكيف مع الظروف البيئية والتغيرات الحرارية، والمواد الخفيفة والمتينة التي تستخدم في صناعة السيارات والطائرات، والمواد الحيوية التي تستخدم في الأطراف الصناعية والتركيبات الداخلية للجسم، والمواد النانوية التي تستخدم في تصنيع الأجهزة الإلكترونية والحساسات والكاتاليزات. كما يحاول الباحثون تحسين الخواص المألوفة للمواد المكثفة مثل المواد المغناطيسية والفلزية والخزفية والبلاستيكية، وذلك عن طريق تحسين عمليات التصنيع واستخدام مواد مختلفة وطرق تحضير جديدة.

المواد المستخدمة في الإلكترونيات المطبوعة تختلف حسب الطباعة والتطبيق المستخدم. ومن بين المواد الشائعة التي تستخدم عادة في الإلكترونيات المطبوعة:

1- الأنواع المختلفة من الحبر الموصل.

2- الأنواع المختلفة من السبائك والمواد الموصلة، مثل الذهب والفضة والنحاس.

3- اللصقات والأشرطة اللاصقة والأدوات الأخرى المستخدمة في الربط والتوصيل.

4- المواد المرنة والمرنة مثل البوليمرات والبوليسترات.

5-المواد النانوية مثل الجرافين والنانوأنابيب.

6-الأغشية الحرارية الموصلة والبلاستيكية.

7-ومواد متناظرة أخرى.

يتم استخدام هذه المواد لإنتاج الدوائر الإلكترونية المطبوعة، والأشرطة الحرارية، والشاشات العرض، والألواح الشمسية، والعديد من التطبيقات الأخرى التي تحتاج إلى مواد موصلة أو مواد عازلة أو مواد عضوية أو غير ذلك.

تشمل المشكلات الرئيسية في صناعة الإلكترونيات ما يلي:

1- النفايات الإلكترونية: تشكل المكونات الإلكترونية المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية مشكلة بيئية كبيرة عندما تصبح قديمة أو تالفة وتحتاج إلى التخلص منها.

2- الرصاص: يستخدم الرصاص في الكثير من مكونات الإلكترونيات، ولكنه يشكل خطراً على الصحة العامة والبيئة.

3- سعر الإنتاج: يتطلب إنتاج الأجهزة الإلكترونية تكنولوجيا متقدمة ومواد خاصة ويتطلب الكثير من الجهد والتكلفة.

4- عمر الإنتاج: يتطلب تغيير الأجهزة الإلكترونية بشكل مستمر وتطويرها، مما يؤدي في النهاية إلى تراكم النفايات الإلكترونية.

5- الاعتماد على المواد النفطية: تحتوي مكونات الإلكترونيات على العديد من المواد النفطية والبلاستيكية، والتي تشكل خطراً على البيئة.