|
מה הקשר בין מתמטיקה לקביעת תכונותיהם של חומרים חדשים? כיצד מייצרים בעצם חומר חדש? פרופ' זיניגרד משיב
|
|
מהו תחום המחקר המרכזי שלך?
בניית מודלים מתמטיים לצורך פיתוח חומרים חדשים. תכנון חומרים הוא נושא אמפירי, מי שמבין ממה מורכבים חומרים יודע איך לייצר חומר מסוים. יש חומרים בהם משתמשים, למשל, בתעשייה האווירית. חומרים כאלה צריכים להיות קלים, חזקים ועמידים בטמפרטורות גבוהות. חומר שאתה צריך לייצור סכין, לעומת זאת, צריך להיות קשה ועמיד בשחיטה או מכה.
לכל ייעוד צריך חומר בעל תכונות אחרות. אנחנו עובדים עם תעשיית הרכב והתעשייה האווירית. מנסים לייצר לכל ייעוד את החומר המתאים.
|
|
איך בדיוק עושים זאת?
הייחודיות שלנו, במרכז שאני הקמתי, היא שאנחנו מפתחים חומרים על בסיס ידע מדעי. הרבה חברות מפתחות חומר שלא עונה על תכונות ספציפיות, אנחנו מייצרים חומר כמו שחייט תופר חליפה ללקוח ספציפי. למשל אלומיניום. כשמייצרים אלומיניום לתעשייה כלשהי, לא מדובר ביסוד המופיע בטבלה המחזורית אלא בסגסוגת, בתערובת מסוימת שאלומיניום הוא המרכיב העיקרי בה אבל לא היחיד.
אנחנו עובדים על אלומיניום שיש לו תכונות מתאימות לתעשייה האווירית. שבונים מטוס אז צריך לרתך את האלומיניום, להפוך אותו לנוזל, לסדר את התפר ואז להחזיר אותו למצב מוצק. בנינו מודל מתמטי על מחשב, שלוקח בחשבון את התגובות הכימיות של החומרים ומאפשר לתעשיין לערוך ניסויים שבודקים את הטכנולוגיה לפני שהיא מופעלת. המהנדס יושב ליד מחשב, מזמין חומר לפי צרכיו ואומר מה הוא רוצה לייצר ואיך. המערכת נותנת לו תשובה מה חסר לו בחומרי גלם ואילו הרכבי חומר הוא צריך לבנות. המערכת מתחשבת גם בפרמטרים טכנולוגיים וגם בשיקולי עלות.
|
|
מתי החלטת לעסוק במחקר? ומה הניע אותך לבחור בתחום זה?
בחיים יש דברים מתוכננים ולא מתוכננים. להגיד שעוד כילד רציתי להיות מדען חומרים יהיה לא נכון. אני בכלל נמשכתי למדעי הרוח וחלמתי להיות עיתונאי. הכל תלוי לדעתי בחינוך. היה לי מזל שבתור תלמיד, בעיירה קטנה ליד קייב, היו לי שני מורים שהשפיעו עלי עמוקות. הם היו זוג צעיר, אחרי אוניברסיטה, חסרי ניסיון הוראה אבל עם חלומות גדולים. הם אהבו כימיה ופיסיקה וחיבבו את התחומים האלה עליי.
כשסיימתי את התיכון לא ידעתי בדיוק באיזה תחום אני רוצה לעסוק, אהבתי גם כימיה וגם פיסיקה. למזלי, בדיוק כשהגעתי ללמוד באוניברסיטת דנייפרפטרובסק פתחו שם מסלול ללימודי כימיה פיסיקלית של טמפרטורות גבוהות. מכיוון שהיה בתחום גם כימיה וגם פיסיקה, בחרתי במסלול הזה, שהוביל אותי למה שאני עוסק בו היום.
|
|
איזה הישג מדעי יחשב עבורך כפסגת שאיפותיך המדעיות ?
אני שואף להיות מסוגל לתכנן את תכונותיו של חומר על בסיס התכונות הבסיסיות של היסודות שבפנים, עד לרמת המבנה האלקטרוני שלהם. אבל אנחנו עוד רחוקים מההישג הזה
|
|
באיזה מבין מחקריך אתה רואה את תרומתך העיקרית?
אני גאה בהישג אחד שלנו כאן במרכז האוניברסיטאי, שהצלחנו להשפיע על חומרים בלי להוסיף להם חומרים אחרים ברמה משמעותית. אנו מגיעים לתכונה מסוימת על ידי הוספת אחוז אחד של חומר אחר, בעבר היו מוסיפים כ-20%.
יש גם הישג מעברי הרחוק יותר שאני מתגאה בו. קצת אחרי שסיימתי את הדוקטורט חקרתי סולפידים, אלו חומרים שיש בהם נחושת וגופרית. בדקתי את תהליך החמצון בחומר ומצאתי שכאשר מגדילים את אחוז הגופרית, מהירות החמצון יורדת. זו תופעה בלתי הגיונית, כי חוקי הטבע מכתיבים שככל שאחוז החומרים הקולטים חמצן עולה, החמצון יתרחש במהירות גבוהה יותר. לבסוף הסתבר שכאשר ריכוז הגופרית עולה, אז אחוז החמצן בחומר יורד, וזו הייתה תגלית חדשה ופורצת דרך. זה סיפור נדיר שמראה שלפעמים אתה מחפש דבר אחד ומגלה דבר אחר.
|
|
|  | אלומיניום, (Al; נקרא בעברית גם חמרן), יסוד מתכתי לבן וקל, רך יחסית ונוח לעיבוד; מוליך טוב של חשמל, מגנטיות וחום.
אלומיניום הוא היסוד השלישי בשכיחותו בקרום כדור הארץ, והשכיח ביותר מכל המתכות. |
|
למרות זאת, הוא הופרד לראשונה מתרכובותיו רק ב-1825, ע"י המדען הדני הנס כריסטיאן ארסטד. הבריטי סר המפרי דייווי הציע את השם אלומינום (ב-1807, בטרם הופרד היסוד לראשונה), ע"ש העפרה אלום שהיתה ידועה מאז ימי קדם. לאחר זמן השתנה השם לאלומיניום, אם כי נשמר בצורתו המקורית בארה"ב.
מחמת נטייתו החזקה להתחמצן, קשה מאוד להפריד את האלומיניום מעפרותיו, ועד אמצע המאה ה-19 לא נמצאה דרך נוחה לעשות כן. לפיכך נחשב האלומיניום עד אז מתכת יקרה מאוד (יותר מזהב). מסופר כי לנפוליאון ה-3 היתה מערכת כלי שולחן מאלומיניום, שנשמרה רק לאורחיו הנכבדים ביותר.
האלומיניום הטהור לחלוטין עמיד בפני שיתוך, אך לרוב השימושים די באלומיניום המופק מאלומינה. שימושים אלה הם מרובים מאוד, הודות למשקלו הקל של האלומיניום, נוחות עיבודו ומוליכות החשמל הגבוהה שלו. הוא משמש בבניית מכוניות, מטוסים וספינות, בייצור כלי בישול וכלי אחסנה (פחיות משקה למשל), ובעצם בכל יישום המחייב שילוב של קלות משקל וחוזק. אך בגלל נקודת ההתכה שלו, הנמוכה יחסית, אי-אפשר להשתמש באלומיניום טהור להולכת חשמל, בייחוד במתח גבוה. לערך המלא
|
|
|
| | | נולד ב- 1945, באוקראינה. בעל תואר דוקטור לכימיה פיסיקלית מאוניברסיטת דנייפרפטרובסק. שימש כמרצה מן המניין באוניברסיטת יקטרינבורג.
עלה לישראל ב-1992. כיהן כדיקן הפקולטה למדעי הטבע במרכז האוניברסיטאי אריאל. כיום מכהן כמשנה לנשיא המרכז לעניינים אקדמיים. הקים ב-1998 את המרכז לחקר חומרים
|
|
| | עוד שאלות מחקר |  | |
|
| שערי נושא |
 |
| |
|
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|
| | | | |
|
|
