بايكريت

البايكريت ( / ˈ paɪ k riː t / , PIE -creet ) [ 1 ] هو مركب جليدي متجمد، كان يُصنع في الأصل من حوالي 14% من نشارة الخشب أو شكل آخر من لب الخشب (مثل الورق) و86% من الجليد بالوزن (6 إلى 1 بالوزن). [ 2 ]
خلال الحرب العالمية الثانية ، اقترح جيفري بايك مادة "بايكريت" كمرشح لبناء حاملة طائرات عملاقة للبحرية الملكية البريطانية . تتميز "بايكريت" بخصائص فريدة، منها معدل انصهار بطيء نسبيًا نظرًا لانخفاض موصليتها الحرارية ، بالإضافة إلى قوة ومتانة فائقتين مقارنةً بالجليد العادي. هذه الخصائص الفيزيائية تجعلها قابلة للمقارنة بالخرسانة ، شريطة أن تبقى مجمدة.
يُعدّ تشكيل البايكريت أصعب قليلاً من تشكيل الخرسانة، إذ يتمدد أثناء عملية التجميد. مع ذلك، يمكن إصلاحه وصيانته باستخدام مياه البحر كمادة خام. يمكن تشكيل الخليط بأي شكل وتجميده، وسيظل متيناً وقوياً طالما حُفظ عند درجة حرارة التجمد أو أقل منها. وتتحسن مقاومته للزحف التدريجي أو الترهل بخفض درجة الحرارة أكثر، إلى -15 درجة مئوية (5 درجات فهرنهايت) .
تاريخ
خلال الحرب العالمية الثانية
تمكن جيفري بايك من إقناع اللورد ماونتباتن بإمكانات اقتراحه (قبل اختراع البايكريت فعليًا) حوالي عام ١٩٤٢، وأُجريت تجارب في موقعين في ألبرتا ، كندا. لاقت فكرة السفينة الجليدية استحسانًا كبيرًا في الولايات المتحدة وكندا، لدرجة أنه تم بناء سفينة طولها ١٨ مترًا (٦٠ قدمًا) ووزنها ١٠٠٠ طن في شهر واحد على بحيرة باتريشيا في جبال روكي الكندية . مع ذلك، فقد بُنيت باستخدام جليد عادي (من البحيرة)، قبل اقتراح البايكريت. استغرق ذوبانها أكثر من صيف كامل بقليل، لكن الجليد العادي أثبت ضعفه. علم بايك من تقرير لهيرمان مارك ومساعده أن الجليد المصنوع من الماء الممزوج بألياف الخشب يُشكّل كتلة صلبة قوية - أقوى بكثير من جليد الماء النقي. يتذكر ماكس بيروتز لاحقًا:
ثم، في أحد الأيام، سلمني بايك تقريرًا قال إنه وجد صعوبة في فهمه. كان التقرير من إعداد هيرمان مارك ، أستاذي السابق في الكيمياء الفيزيائية في فيينا، والذي فقد منصبه هناك عندما اجتاح النازيون النمسا، ولجأ إلى معهد بروكلين للفنون التطبيقية . وبصفته خبيرًا في البلاستيك، كان يعلم أن العديد من أنواع البلاستيك تكون هشة وهي نقية، ولكن يمكن تقويتها بإضافة ألياف مثل السليلوز إليها، تمامًا كما يمكن تقوية الخرسانة بأسلاك فولاذية. قام مارك ومساعده، والتر ب. هوهنشتاين، بتقليب كمية قليلة من القطن أو لب الخشب - المادة الخام لورق الجرائد - في الماء قبل تجميده، ووجدا أن هذه الإضافات عززت الجليد بشكل كبير.
بعد قراءة تقريرهم، نصحتُ رؤسائي بإلغاء تجاربنا على الجليد النقي وإنشاء مختبر لتصنيع واختبار الجليد المُقوّى. استولت العمليات المشتركة على مخزن لحوم كبير يقع على بعد خمسة طوابق تحت سوق سميثفيلد ، والذي يقع على مرمى البصر من كاتدرائية القديس بولس ، وطلبت بعض البدلات المُدفأة كهربائيًا، من النوع المُخصص للطيارين، لتدفئتنا في درجات حرارة أقل من صفر درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت). عيّنوا بعض الكوماندوز الشباب للعمل كفنيين لديّ، ودعوتُ كينيث باسكو، الذي كان حينها طالبًا في الفيزياء وأصبح لاحقًا محاضرًا في الهندسة بجامعة كامبريدج، للمساعدة. بنينا نفقًا هوائيًا كبيرًا لتجميد عجينة لب الخشب الرطب، وقمنا بنشر الجليد المُقوّى إلى قوالب. سرعان ما أكدت اختباراتنا نتائج مارك وهوهنشتاين. كانت قوالب الجليد التي تحتوي على 4% فقط من لب الخشب قوية كالخرسانة، مقارنةً بوزنها؛ تكريمًا لمبتكر المشروع، أطلقنا على هذا الجليد المُقوّى اسم "بايكريت". عندما أطلقنا رصاصة بندقية على كتلة جليدية منتصبة مربعة الشكل، طول ضلعها قدمان وسمكها قدم واحدة، تحطمت الكتلة؛ أما في مادة البايكريت، فقد أحدثت الرصاصة حفرة صغيرة وانغرست دون أن تُحدث أي ضرر. ارتفعت أسهمي، لكن لم يخبرني أحد عن الغرض من البايكريت، إلا أنه كان لمشروع حبقوق .
— بيروتز، ماكس، أتمنى لو أغضبتك في وقت سابق [ 3 ]
علم بيروتز لاحقًا أن مشروع حبقوق كان خطة لبناء حاملة طائرات ضخمة، أقرب إلى جزيرة عائمة منها إلى سفينة بالمعنى التقليدي. جرت تجارب بيروتز وزملائه في سوق سميثفيلد للحوم بمدينة لندن في سرية تامة خلف ستار من جثث الحيوانات. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] أكدت الاختبارات أن مادة البايكريت أقوى بكثير من الجليد النقي ولا تتحطم، ولكنها أكدت أيضًا أنها تترهل تحت وزنها عند درجات حرارة أعلى من -15 درجة مئوية (5 درجات فهرنهايت) . [ 7 ]
وقد سجل ديفيد لامبي ، كاتب سيرة بايك، رد فعل ماونتباتن على هذا الإنجاز :
ما حدث بعد ذلك شرحه اللورد ماونتباتن بعد سنوات من الحرب في خطاب ألقاه بعد العشاء، والذي لاقى رواجًا واسعًا. قال: "أُرسلتُ إلى تشيكرز لمقابلة رئيس الوزراء، وقيل لي إنه في حمامه. فقلت: حسنًا، هذا بالضبط ما أريده أن يكون فيه. صعدتُ الدرج مسرعًا وناديته قائلًا: لديّ قطعة من مادة جديدة أودّ وضعها في حمامك. بعد ذلك، اقترح عليّ أن آخذها إلى مؤتمر كيبيك". كان العرض التوضيحي في حمام تشرشل البخاري مثيرًا للغاية. فبعد أن ذابت طبقة الجليد الخارجية عن مكعب البيكريت الصغير، حافظ لب الخشب المكشوف حديثًا على ما تبقى من القطعة من الذوبان.
— لامبي، ديفيد، بايك، العبقري المجهول [ 8 ]
تروي إحدى الروايات أنه في مؤتمر كيبيك عام ١٩٤٣، أحضر ماونتباتن كتلة من مادة البايكريت لعرض إمكانياتها على حاشية الأدميرالات والجنرالات الذين رافقوا ونستون تشرشل وفرانكلين روزفلت . دخل ماونتباتن اجتماع المشروع ومعه كتلتان من الجليد، ووضعهما على الأرض. كانت إحداهما كتلة جليد عادية والأخرى من البايكريت. ثم استلّ مسدسه وأطلق النار على الكتلة الأولى، فتحطمت وتفتت. بعد ذلك، أطلق النار على البايكريت ليُظهر مدى مقاومة هذا النوع من الجليد للمقذوفات. ارتدت الرصاصة عن الكتلة، وخدشت ساق بنطال الأدميرال إرنست كينغ ، واستقرت في الجدار. مع ذلك، ووفقًا لرواية بيروتز نفسه، فإن حادثة ارتداد الرصاصة وإصابة الأدميرال وقعت في وقت سابق في لندن، وأن من أطلق النار كان أحد العاملين في المشروع ، وليس ماونتباتن. [ ٩ ]
على الرغم من هذه الاختبارات، لم يتم تنفيذ مشروع حبقوق الرئيسي بسبب محدودية التمويل والاعتقاد بأن كفة الحرب بدأت تميل لصالح الحلفاء باستخدام أساليب أكثر تقليدية. [ 10 ]
بحسب مذكرات الجنرال البريطاني إسماي :
أُوليَ اهتمامٌ كبير، معظمه ذو طابعٍ تقنيٍّ عالٍ، لجدوى بناء منصاتٍ عائمةٍ يُمكن استخدامها إما من قِبَل المقاتلات لدعم عمليات الإنزال المُعارضة إلى حين توفّر المطارات البرية، أو كنقاط انطلاقٍ لنقل الطائرات عبر مسافاتٍ طويلة. كانت الفكرة، كما تصوّرها في الأصل أحد أعضاء هيئة العمليات المشتركة، والتي أيّدها ماونتباتن بشدّة، هي بناء هذه المنصات العائمة من جبال الجليد. وكان من المُقرّر تزويدها بمحركاتٍ تُمكّنها من الإبحار بسرعةٍ منخفضة، وبمحطات تبريدٍ لمنع ذوبانها. وكان من المُفترض أن تكون غير قابلةٍ للغرق. بدا الأمر برمّته ضربًا من الخيال، لكن لم يتم التخلي عن الفكرة دون دراسةٍ مُعمّقة. ثمّ نظرت السلطات البحرية الأمريكية في طُرق بناءٍ بديلةٍ مُختلفة، ولكن في النهاية كان هناك اتفاقٌ عامٌ على أن حاملات الطائرات وحاملات الطائرات المساعدة ستُؤدّي الغرض نفسه بفعاليةٍ أكبر.
— اللورد إيسماي العام
بعد الحرب العالمية الثانية


منذ الحرب العالمية الثانية، ظلّت مادة البايكريت مادةً مثيرةً للاهتمام علمياً، لم تُستغلّ في الأبحاث أو مشاريع البناء ذات الأهمية. ومع ذلك، تظهر بين الحين والآخر مفاهيم جديدة حول البايكريت بين المهندسين المعماريين والمهندسين والمستقبليين ، وعادةً ما تتعلق بإمكاناتها في مشاريع البناء الضخمة في عرض البحر أو تحسينها باستخدام مواد فائقة القوة مثل المركبات الاصطناعية أو الكيفلار .
في عام ١٩٨٥، طُرحت فكرة استخدام مادة البايكريت لبناء رصيف في ميناء أوسلو . إلا أن الفكرة أُلغيت لاحقًا نظرًا لعدم موثوقية البايكريت في الظروف الواقعية. [ ١١ ] ولأن البايكريت يحتاج إلى الحفظ عند درجة حرارة التجمد أو أقل منها، ويميل إلى الترهل تحت وطأة وزنه عند درجات حرارة أعلى من -١٥ درجة مئوية (٥ درجات فهرنهايت) ، فقد تم البحث عن بديل يضمن الفعالية والسلامة العامة. [ ٧ ]
في عام 2011، نجحت جامعة فيينا للتكنولوجيا في بناء قبة جليدية من مادة البايكريت، يبلغ قطرها 10 أمتار (33 قدمًا)، في قرية أوبيرغورغل النمساوية . وقد طوّروا تقنية يابانية أصلية لرش الجليد على بالون، مستفيدين من الخصائص الطبيعية للجليد وقوته. وقد صمد هذا الهيكل لمدة ثلاثة أشهر قبل أن تبدأ أشعة الشمس في إذابة الجليد، مما جعله غير مستقر. [ 12 ] يعتقد الباحث يوهان كوليغر من جامعة فيينا للتكنولوجيا أن الطريقة الجديدة البديلة التي ابتكرها فريقه أسهل، إذ تتجنب ارتداد الجليد على العمال. لبناء هيكلهم القائم بذاته، قام كوليغر وزملاؤه أولًا بتقطيع لوح جليدي بسمك 200 ملم (8 بوصات ) إلى 16 قطعة. ولتشكيل هذه القطع على هيئة قبة، اعتمد الباحثون على خاصية زحف الجليد . فعند الضغط على الجليد، يتغير شكله ببطء دون أن ينكسر. ويقول الباحثون إن إحدى الآليات التي تتحرك بها الأنهار الجليدية، والتي تسمى الزحف الجليدي، تعمل بطريقة مماثلة. [ 12 ]
في عام ٢٠١٤، عملت جامعة آيندهوفن للتكنولوجيا على مشروع معماري باستخدام مادة البايكريت في مدينة يوكا بفنلندا، تضمن قبة جليدية ونموذجًا مصغرًا من البايكريت لكنيسة ساغرادا فاميليا . [ ١٣ ] كان هدفهم بناء أكبر قبة جليدية في العالم. وبسبب خطأ بشري، سُحبت سدادة ضاغط الهواء الذي كان يُبقي البالون منتفخًا، مما أدى إلى تفريغه من الهواء. سارع فريق الطلاب الهولنديين إلى إعادة نفخ البالون، وأعادوا طلاء الجزء المنهار من القبة. واصلوا البناء، وافتتحوا القبة للجمهور في نهاية المطاف. إلا أنه في غضون أيام قليلة، انهار السقف؛ ولم يكن هناك أي زوار في الموقع آنذاك. [ ١٤ ]
الخواص الميكانيكية
لا تزال متانة مادة البايكريت موضع نقاش. وقدّر بيروتز قوة تحملها للضغط بحوالي 1100 رطل لكل بوصة مربعة (7.6 ميجا باسكال) . [ 10 ]
تضمن اقتراح سبتمبر 1943 لصنع أوعية أصغر حجماً من مادة البايكريت الجدول التالي للخصائص: [ 15 ]
| الخواص الميكانيكية | ثلج | أسمنت | بايكريت |
|---|---|---|---|
| قوة السحق [ ميجا باسكال ] | 3.447 | 17.240 | 7.584 |
| قوة الشد [ ميجا باسكال ] | 1.103 | 1.724 | 4.826 |
| الكثافة [كجم/ م³ ] | 910 | 2500 | 980 |
في وسائل الإعلام
في عام ٢٠٠٩، اختبرت الحلقة ١١٥ من برنامج "ميثباسترز " على قناة ديسكفري خصائص مادة "البايكريت" والخرافات المحيطة بها. في البداية، قارن مقدمو البرنامج، آدم سافاج وجيمي هاينمان ، الخصائص الميكانيكية للجليد العادي، ومادة "البايكريت"، ومادة جديدة صُنعت خصيصًا للبرنامج، أُطلق عليها اسم "البايكريت الخارق"، والتي استُخدمت فيها الصحف بدلًا من لب الخشب. وقد أثبتت كلتا النسختين من البايكريت أنهما أقوى بكثير من كتلة الجليد، حيث تحملتا مئات الأرطال من الوزن. وكان البايكريت الخارق أقوى بكثير من النسخة الأصلية.
قام فريق برنامج "ميثباسترز" ببناء قارب بالحجم الطبيعي من مادة البايكريت فائقة الصلابة، وأطلقوا عليه اسم " أخبار الأمس" ، وأخضعوه لظروف واقعية. لم يكن قارب "ميثباسترز" مزودًا بوحدات تبريد للحفاظ على البايكريت مجمدًا كما نصت عليه الخطط الأصلية، وكان تصميمه أرق بكثير من السفن الضخمة المقترحة في الحرب العالمية الثانية. ورغم أن القارب تمكن من الطفو والبقاء سليمًا بسرعة تصل إلى 37 كيلومترًا في الساعة ، إلا أنه سرعان ما بدأ يتسرب منه الماء مع ذوبانه التدريجي. وبعد 20 دقيقة، بدأ القارب بالتدهور، فتوقفت التجربة. صمد القارب 10 دقائق أخرى أثناء إعادته إلى الشاطئ. ورغم نجاح القارب، لوحظ أنه غير عملي للغاية بالنسبة للاقتراح الأصلي الذي زعم إمكانية بناء حاملة طائرات كاملة من البايكريت. [ 16 ] وكان استنتاجهم "معقول، ولكنه سخيف"، لأنه سيتضمن بناء سفن من عشرات الآلاف من الأطنان من المواد التي ستغرق إذا لم يتم تبريدها.
في العام نفسه، لعبت قصة بايك والبايكريت في الحرب العالمية الثانية دورًا هامًا في كتاب جايلز فودن "الاضطراب" ، الذي يتناول قصة عالم أرصاد جوية بريطاني (خيالي) ومساهماته في التنبؤات الجوية ليوم النصر. كما يشارك بطل الرواية في جهود مكافحة البايكريت بعد الحرب.
في عام ٢٠١٠، اختبرت الحلقة ٢٦ من برنامج " بانغ غوز ذا ثيوري" على قناة بي بي سي قاربًا من نوع "بايكريت " بطول ٢٠ قدمًا (٦.١ مترًا) ووزن ٥ أطنان، مصنوعًا من القنب بدلًا من لب الخشب. واضطر مقدمو البرنامج الأربعة، جيم ستانسفيلد ، ودالاس كامبل ، وليز بونين ، ويان وونغ ، إلى طلب المساعدة لإنقاذهم من ميناء بورتسموث بعد أن تسربت المياه إلى القارب من خلال قواعد المحرك. وانقلب القارب في النهاية بعد ذوبانه بسرعة أكبر بكثير من المتوقع في مياه شهر سبتمبر الدافئة.
في عام 2013، أجرى برنامج "كوبفبول" على قناة WDR الألمانية تجربةً على مادة "بايكريت" (Pykrete)، لكنه استبدل لب الخشب بألياف القنب. وقد تحملت صفيحة بسمك 5 سم (2.1 بوصة) وزنًا يزيد عن 80 كجم دون أن تنكسر، بل بدأت بالانحناء فقط.
تصف رواية نيل ستيفنسون " سيفين إيفز " الصادرة عام 2015 الاستخدام الخيالي لمادة البايكريت لبناء مساكن في مدار أرضي منخفض وهياكل مركبات فضائية. [ 17 ]
يتضمن المجلد الثالث من بودكاست القصص القصيرة 99% Invisible مقالًا عن مشروع هاباكوك وإنشاء مادة البايكريت واقتراحها وإلغائها في نهاية المطاف كمادة بناء مفيدة خلال الحرب العالمية الثانية. [ 18 ]
تصف حلقة "استعمار سيريس" من برنامج " العلوم والمستقبل مع إسحاق آرثر " على يوتيوب الاستخدام الخيالي لمادة البايكريت لبناء مسكن على شكل قبة على كويكب ليتم تعدينه. [ 19 ]
في حلقة "ليلة جميع القديسين" من مسلسل "ألغاز بروكنوود " لعام 2025 ، تبين أن أداة القتل هي سكين بايكريت.
انظر أيضاً
- ألياف الخشب المربوطة بالأسمنت
- تجميد الأرض ، وهي تقنية بناء تستخدم خصائص مماثلة للتربة المتجمدة
الحواشي
- ↑ "تعريف كلمة PYKRETE" . www.merriam-webster.com .
- ↑ هندريك، ريتشارد. "سبائك الجليد: مختبر علوم المواد لطلاب المدارس الثانوية" (ملف PDF) . جامعة كورنيل. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 16 أكتوبر 2021.
- ↑ بيروتز، 2002، ص 83.
- ↑ غراتزر، والتر (5 مارس 2002). "ماكس بيروتز (1914-2002)" . علم الأحياء الحالي . 12 (5): R152– R154. رمز Bibcode : 2002CBio...12.R152G . doi : 10.1016/S0960-9822(02)00727-3 . S2CID 30263181 .
- ↑ راماسيشان، س (10 مارس 2002). "ماكس بيروتز (1914-2002)". العلوم الحالية . 82 (5). الأكاديمية الهندية للعلوم: 586-590 . hdl : 2289/728 . ISSN 0011-3891 .
- ↑ كولينز، بول (2002). "الجزيرة العائمة" . مجلة مجلس الوزراء (7) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يناير 2008 .
- 1 2 "ماكس بيروتز أو إم" . صحيفة ديلي تلغراف . 7 فبراير 2002. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يناير 2008 .
- ↑ لامبي، 1959، ص 136.
- ↑ بيروتز، 2002
- بيروتز ، إم إف (1948). "وصف حاملة الطائرات الجليدية وتأثير الخصائص الميكانيكية لعجينة الخشب المجمدة على بعض مشاكل تدفق الأنهار الجليدية" . مجلة علم الجليد . 1 (3): 95-104 . Bibcode : 1948JGlac...1...95P . doi : 10.1017/S0022143000007796 .
- ↑ بريز، بول (1 أغسطس 1985). "شريحة جديدة من كتلة قديمة". صحيفة الغارديان . ص 13.
- 1 2 "في النمسا، استمتع بالمشروبات في قبة الجليد الجديدة" . لايف ساينس . 2 فبراير 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 مارس 2018 .
- ↑ "كنيسة العائلة المقدسة في الجليد" . structuralice.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أكتوبر 2014 .
- ↑ "Maailman suurimman jääkupolin katosta romahti pala Juuassa" [ انهارت قطعة من الجليد من سطح أكبر غطاء جليدي في العالم ] . يل أوتيسيت (بالفنلندية). 28 يناير 2014 . تم الاسترجاع في 18 مارس 2018 .
- ↑ الأرشيف الوطني ، ADM 1/15677 – مقترحات واختراعات السيد جيفري بايك؛ قنبلة كروية مدفوعة بالجاذبية، وبايكريت، وأنهار مدفوعة بالطاقة.
- ↑ مكتبة المتحف البحري الملكي (2001). " مشروع حبقوق " . مؤرشف في 16 مايو 2020 في أرشيف الإنترنت
- ↑ ستيفنسون، ص 153، 396، 415، 497، 499، 726.
- ↑ مينغل، كاتي (19 ديسمبر 2017). "مشروع حبقوق" . 99% غير مرئي . قصص قصيرة. المجلد 3. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أكتوبر 2023 .
- ↑ آرثر، إسحاق (5 يوليو 2018). "استعمار سيريس" . يوتيوب . يبدأ ذكر البايكريت عند الدقيقة 16:59 . تم الاطلاع عليه في 17 مارس 2024 .
مراجع
- إسماي، اللورد الجنرال (1960). مذكرات اللورد إسماي . هاينمان.
- لامبي، ديفيد (1959). بايك، العبقري المجهول . لندن: إيفانز براذرز.
- بيروتز، ماكس . "وصف حاملة الطائرات الجليدية [1948]". في جيرالد سيليغمان (محرر). مجلة علم الجليد . المجلد الأول (يناير 1947 - أكتوبر 1951). الجمعية البريطانية لعلم الجليد.
- بيروتز، ماكس (2002). أتمنى لو أغضبتك في وقت سابق ( طبعة ورقية). مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 0-19-859027-X.
- ستيفنسون، نيل (2015). سيفين إيفز . ويليام مورو.
روابط خارجية
- بايكريت - سفن جليدية في جبال روكي
- حاملة طائرات مقترحة من الحرب العالمية الثانية، مؤرشفة بتاريخ ١٢ يوليو ٢٠١٩ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
- بايكريت ... أو، الأسطورة التي لم تمت...
- المواد المركبة
- مواد بناء معاد تدويرها
- أسمنت
- جليد مائي
- التدريع ضد الرصاص
