Magical metals, how shape memory alloys work - Ainissa Ramirez

الفلزات السحرية، كيف تعمل السبائك ذات الذاكرة الشكلية - إينيسا راميريز

المترجم: khalid marbou المدقّق: Anwar Dafa-Alla

اليوم سنتحدث عن مواد غريبة

Today we're talking about weird materials

that we use in space, in robots and in your mouth.

نستخدمها في الفضاء وفي الروبوتات وفي أفواهكم.

أنا أتحدث عن السبائك ذات الذاكرة الشكلية.

I'm talking about shape memory alloys.

وكما يبين الإسم،

Like the name says,

فإن هذه فلزات تتذكر مختلف الأشكال.

these are metals that remember different shapes.

لفهم كيف تشتغل هذه الفلزات،

To understand how these metals work,

علينا أن نتحدث عن الذرات والانتظام.

we've got to talk about atoms and organizing.

Let's talk about atoms first.

دعونا نتحدث أولا عن الذرات.

الذرات هي قطع صغيرة من المادة لا يمكن رؤيتها بالعين

Atoms are tiny bits of matter that you cannot see with your eye

ومع ذلك فهي تشكل كل شيء في العالم،

yet they make up everything in our world,

from the chair that you're sitting on to your cell phone.

من الكرسي الذي تجلس عليه إلى هاتفك النقال.

Atoms have some surprising ways of behaving too.

للذرات طرق مدهشة في التصرف كذلك.

We'll talk about that shortly.

سنتحدث عن ذلك بعد قليل.

Now, how big is an atom?

الآن، ما مدى كبر الذرة؟

Well, imagine pulling one of your hairs out of your head

حسنا، تخيل أخذ شعرة من رأسك

and whittling it like a stick 100,000 times.

ونجرها كعصا 100 ألف مرة.

One of those shavings would be the width of an atom.

واحدة من تلك النجرات ستكون بعرض ذرة.

They're that small.

هي بذلك الصغر.

Now let's talk about atoms and organizing.

الآن، دعونا نتحدث عن الذرات والانتظام.

You may not know this, but atoms arrange themselves

قد لا تعرفون هذا، لكن الذرات تنتظم ذاتيا

similar to the way we humans arrange ourselves.

بطريقة تشبه الطريقة التي ينتظم بها البشر.

Sometimes they sit in rows, like we do

أحيانا تكون مصطفّة، كما نفعل

on a bus or an airplane.

في الحافلة أو على الطائرة

We call that seating arrangement a phase.

ونسمي إعداد الجلوس هذا بالطور.

Other times they sit diagonal from each other,

وأحيانا أخرى تجلس بشكل مائل من بعضها البعض،

sort of like seats in a movie theater or sports stadium.

مثل مقاعد قاعة السينما أو ملعب الرياضة نوعا ما.

This is another phase.

وهذا طور آخر.

When atoms move from one seating to another

حن تتحرك الذرات من إعداد جلوس إلى آخر

this is called a phase change.

يسمى ذلك تغيرا في الطور.

Phase changes are all around us.

تغيرات الطور موجودة حولنا في كل مكان.

You may already know about water's phases:

قد تكونون تعرفون بالفعل أطوار الماء:

solid, liquid and gas.

صلب وسائل وغازي.

Many other materials have phases like that too.

الكثير من المواد الأخرى لها أطوار مثل ذلك أيضا.

بعضها لديها أطوار صلبة متعددة.

Some of them have several solid phases.

حسنا، بالعودة لتلك السباك ذات الذاكرة الشكلية التي ذكرنا سابقا.

OK. Back to those shape memory alloys we mentioned before.

حين نقول بأن الفلزات تتذكر أشكالها المختلفة،

When we say that the metals remember their different shapes,

what we're really saying is they remember different seating arrangements

ما نقوله حقا هو أنها تتذكر مختلف إعدادات الجلوس

للذرات. حين يعاد تصفيف الذرات،

of atoms. When the atoms rearrange,

the metal moves from one shape to another.

ينتقل الفلز من شكل لآخر.

Let's look at a phase change in action.

دعونا ننظر إلى تغير الطور أثناء حدوثه.

هنا لدي سلك فلزي مصنوع من النيكل والتيتانيوم.

Here I have a metal wire that is made out of nickel and titanium.

هذا الفلز هو سبيكة ذات ذاكرة شكلية،

This metal wire is a shape memory alloy,

and I'm going to make it switch between its different shapes

لذا سأحاول جعله يغير شكله

using heat from a lighter.

باستخدام الحرارة من الولاعة.

Watch this.

شاهدوا هذا.

I'm going to wrap this wire around my finger

سأقوم بلف هذا السلك حول أصبعي

and then heat it.

ثم تسخينه.

Amazing!

مدهش!

That wire returns to a straight line, when I heat it.

ذلك السلك يعود إلى خط مستقيم حين أقوم بتسخينه.

دعونا نحاول ذلك مجددا.

Let's try that again.

I'm going to wrap it around my finger, and heat it.

سأقوم بلفه حول أصبعي ثم بتسخينه.

نعم، لا يزال الأمر مدهشا.

Yep, that's still amazing.

Not only is it amazing, this is weird,

ليس فقط مدهشا، الأمر غريب،

because metals generally don't do that.

لأن الفلزات بشكل عام لا تقوم بذلك.

Here's a paper clip. When I heat it, I get nothing.

هنا مشبك الورق. حين أقوم بتسخينه لا يحصل شيء.

What we're seeing is the shape memory wire changing phases when it gets hot.

ما نراه هو السلك ذي الذاكرة الشكلية وهو يغير طوره لدى تسخينه.

حين يكون السلك باردا، تكون الذرات في تصفيف قطري.

When the wire is cold, atoms are in a diagonal arrangement,

like the movie theater seating, we talked about before.

مثل إعداد الجلوس في قاعة السينما كما ذكرنا سالفا.

We call this a monoclinic arrangement,

نسمي ذلك بالترتيب الأحادي الميل،

والعلماء يسمون هذا الطور بـمارتنسيت

and scientists will call this phase martensite.

حين قمت بتسخين السلك،

When I heated up the wire,

the atoms moved into columns like airplane seating.

تحركت الذرات إلى صفوف مثل إعداد الجلوس في الطائرة.

This is a cubic arrangement.

وهذا هو الترتيب المكعب.

Scientists will call this phase austenite.

والعلماء يسمون هذا بالأوستينيت.

So when we added the heat, the atoms shifted positions seamlessly,

وبالتالي حين أضفنا الحرارة، فإن الذرات قد غيرت من موقعها بسلاسة،

and they'll do this forever.

وهي ستقوم بذلك للأبد.

They have this coordinated motion, just like members of a tireless marching band.

لديها حركة منسّقة، تماما مثل أعضاء فرقة موسيقية لا يصيبهم الإعياء.

كل منها تقوم بانتقال صغير، لكن تلك الانتقالات الصغيرة مجتمعة

Each makes a small shift, but all together those small shifts

create a totally different pattern.

تشكل نمطا مختلفا تماما.

الأمر رائع حقا، لكن أين نستخدم هذه المواد؟

So that's pretty cool, but where do we use these materials?

Well, if you look in the sky tonight,

حسنا، إن نظرت إلى السماء اليوم،

shape memory alloys are at work -

فإن السبائك ذات الذاكرة الشكلية تعمل

on Mars. They're used to move panels on the Mars rover,

في المريخ. تستخدم لتحريك الألواح على مركبة المريخ،

so that it can study the environment.

حتى تستطيع دراسة البيئة.

ومثل الفلز الذي لدينا والذي يستقيم حين تعريضه للحرارة،

Like our metal straightened when it was heated,

the metals holding the panels will move when electrically heated.

فإن الفلزات التي تمسك بالألواح ستتحرك حين يتم تسخينها كهربائيا.

When we stop heating the shape memory metal,

حين نتوقف عن تسخين الفلز ذي الذاكرة الشكلية،

the panel will return back, due to an opposing spring.

فإن اللوح سيعود كما كان بسب نابض معاكس.

Back on Earth, shape memory alloys are used to open up clogged arteries

وعلى الأرض، فإن السبائك ذات الذاكرة الشكلية تستخدم لفتح الشرايين المسدودة

as stents, which are small collapsible springs

كدعامات، والتي هي نوابض صغيرة قابلة للطي

that force open passages.

تفتح الممرات بقوة.

Shape memory alloys are also used to move robots,

السبائك ذات الذاكرة الشكلية تستخدم كذلك في تحريك الروبوتات

toy butterflies, teeth in braces, and for a perfect fit every time,

وألعاب الفراشات ودعامات الأسنان ومن أجل مناسبة مثالية دائمة،

shape memory wires are used as underwires in bras.

فإن الأسلاك ذات الذاكرة الشكلية تستخدم كأسلاك تحتية في الصدريات.

Now you know Victoria's secret.

الآن أنتم تعرفون سر فيكتوريا.

By popping a bra into the dryer, it'll be brand new every time.

بمجرد وضع الصدرية في مجفف الثياب، سيعود جديدا كما كان في كل مرة.

إذن، سواء كان الأمر على المريخ أو في فمك، فإن حركة الذرات الصغيرة

So whether it's on Mars or in your mouth, small atomic movements

can create huge changes,

يمكنها أن تخلق تغييرات هائلة،

and understanding the way atoms behave

وفهم الطريقة التي تتصرف بها الذرات

allows us to make materials that make our world a better place.