لقد شكّل علم المواد تطور الحضارات منذ فجر البشرية، حيث سمحت المواد والأسلحة للبشرية بالانتشار والتطور. تستمر التطورات في معالجة المواد، مثل إنتاج الفولاذ والألمنيوم، في التأثير على المجتمع اليوم، ويُعتبر علم المواد أحد أقدم أشكال الهندسة والعلوم التطبيقية.
🪨 بداية العصر الحجري واستخدام المواد الطبيعية
بدأ البشر الأوائل في استخدام مواد طبيعية مثل العظام، الألياف، الأصداف، جلود الحيوانات، والطين لصنع الأسلحة والأدوات والمجوهرات والمأوى. وكانت الأدوات الأولى تُصنع من الصخور المقطوعة.
⛏️ فجر علم المعادن واكتشاف النحاس
بدأ استخلاص النحاس من خاماته، مما يمثل فجر علم المعادن. تميز النحاس بمرونته وليونته التي سمحت بتشكيله في أشكال مفيدة، بالإضافة إلى قدرته على الذوبان والتشكيل.
🥉 ظهور البرونز كأول سبيكة معدنية
دخل البرونز، وهو سبيكة من النحاس والقصدير، حيز الاستخدام. أدت إضافة القصدير إلى النحاس إلى زيادة صلابة المادة بشكل كبير، مما جعلها أكثر فائدة من النحاس النقي.
الحديد بداية العصر الحديدي
بدأ استخدام الحديد والفولاذ، وهي مواد أقوى وأرخص من البرونز، مما أحدث تغييراً جذرياً في الحياة اليومية للإنسان ومهد الطريق لتطورات صناعية وعسكرية كبيرة.
⚡ اكتشاف مبادئ المحرك الكهربائي
اكتشف مايكل فاراداي مبادئ المحرك الكهربائي، مما فتح الباب أمام ثورة صناعية وتكنولوجية هائلة تعتمد على الطاقة الكهربائية.
⚛️ نشر الجدول الدوري للعناصر
نشر الكيميائي الروسي ديمتري مندلييف جدوله الدوري للعناصر، مما وفر إطارًا منهجيًا لفهم خصائص العناصر الكيميائية والتنبؤ بالعناصر غير المكتشفة.
⚙️ تطوير مادة الكيفلار كبديل للفولاذ
نجح فريق من العلماء في استبدال الفولاذ بمادة الكيفلار في سيارات السباق. تتميز هذه المادة بقدرتها على تحمل قوة أكبر من الفولاذ، وسرعان ما اشتهرت واستُخدمت في تصنيع الدروع ومحركات السيارات نظرًا لخفة وزنها وقوة تحملها.
🔬 تزايد الاهتمام بتقنية النانو في علم المواد
تُعتبر تقنية النانو أدق ما وصل إليه العلم حتى الآن، حيث تعتمد على دراسة المقياس الذري أو الجزيئي للمادة. تهدف إلى تعزيز عمل الجزيئات وتراكيبها لإنتاج تطبيقات علمية تقوم بتجميع الأشياء على المستوى الصغير من مكوناتها الأساسية.
🛡️ ابتكار بوليمر جديد لدروع هندسية أقوى
طور علماء أمريكيون مادة بوليمرية جديدة بكثافة غير مسبوقة من الروابط الميكانيكية، تُقدّر بنحو 100 تريليون رابطة لكل سنتيمتر مربع، مما يجعلها تصنع أقوى دروع هندسية في التاريخ.
💡 توليد الكهرباء من حرارة الجسم
ابتكر علماء صينيون مادة مرنة قادرة على تحويل حرارة الجسم إلى كهرباء، مما يفتح الباب لتطوير ملابس ذكية ذاتية الشحن وأجهزة محمولة.
♻️ مادة جديدة تتفوق على المعادن والزجاج
ابتكر علماء من جامعتي رايس وهيوستن مادة جديدة قوية بقوة المعادن ومرونة البلاستيك، وتُعتبر بديلاً مستدامًا للبلاستيك. تعتمد على السليلوز البكتيري، وهو بوليمر حيوي نقي، ويمكن أن تحدث نقلة نوعية في صناعة التغليف والإلكترونيات وتخزين الطاقة.
📡 تطور الميتا-مواد وتحسين الاتصالات اللاسلكية
تساهم الميتا-مواد في تحسين الاتصالات اللاسلكية بشكل كبير، كما أنها تستخدم في تطبيقات أخرى مثل الحماية من الزلازل والتصوير الطبي، مما يدل على قدرتها على تغيير مختلف القطاعات التكنولوجية.
🤖 الذكاء الاصطناعي يكتشف ملايين المواد البلورية الجديدة
نجحت شركة Google DeepMind في تطوير نموذج ذكاء اصطناعي يُسمى 'GNoME' قادر على التنبؤ بنحو 2.2 مليون مادة بلورية جديدة، بينها 380 ألف مادة مستقرة قابلة للاستخدام في تطبيقات مثل البطاريات فائقة الكفاءة والخلايا الشمسية.