مقدمة
ميلفن موني (1893-1968) كان فيزيائيًا أمريكيًا وعالمًا في علم الجريان (Rheology). اشتهر موني بمساهماته الهامة في فهم سلوك المواد اللزجة المرنة، وتحديدًا المطاط. طور معادلة موني-ريفلاين (Mooney-Rivlin) التي تصف التشوه الكبير للمواد المرنة غير القابلة للانضغاط، وأنشأ مقياس لزوجة موني (Mooney Viscometer) المستخدم على نطاق واسع في صناعة المطاط لتقييم لزوجة المطاط الخام والمركبات المطاطية.
نشأته وتعليمه
ولد ميلفن موني في مدينة كانساس سيتي بولاية ميسوري. لم تتوفر الكثير من التفاصيل حول سنواته الأولى وتعليمه المبكر، ولكن من المعروف أنه أظهر شغفًا مبكرًا بالعلوم والرياضيات. التحق بجامعة ميسوري، حيث حصل على درجة البكالوريوس في الفيزياء. ثم واصل دراساته العليا في جامعة شيكاغو، حيث حصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء عام 1926. ركزت أبحاث الدكتوراه التي أجراها موني على الخصائص البصرية للمواد.
حياته المهنية
بعد حصوله على درجة الدكتوراه، انضم موني إلى شركة الولايات المتحدة للمطاط (United States Rubber Company) في عام 1926، حيث بدأ مسيرته المهنية الطويلة والمثمرة في مجال علم الجريان. عمل في قسم الأبحاث والتطوير التابع للشركة، وتركزت أبحاثه على فهم سلوك المطاط والمواد اللزجة المرنة الأخرى.
خلال فترة عمله في شركة الولايات المتحدة للمطاط، قام موني بتطوير العديد من الأدوات والتقنيات المبتكرة لقياس خصائص المواد اللزجة المرنة. كان من بين أبرز إنجازاته تطوير مقياس لزوجة موني، وهو جهاز يستخدم على نطاق واسع في صناعة المطاط لتقييم لزوجة المطاط الخام والمركبات المطاطية. يعتمد هذا المقياس على قياس عزم الدوران اللازم لتدوير قرص داخل عينة من المطاط. يوفر مقياس لزوجة موني بيانات قيمة حول قابلية معالجة المطاط وأدائه النهائي.
بالإضافة إلى مقياس اللزوجة، طور موني أيضًا معادلة موني-ريفلاين، وهي معادلة رياضية تصف العلاقة بين الإجهاد والانفعال في المواد المرنة غير القابلة للانضغاط، مثل المطاط، عند تعرضها لتشوهات كبيرة. تعتبر هذه المعادلة أداة أساسية للمهندسين والمصممين الذين يعملون مع المواد المرنة، حيث تسمح لهم بالتنبؤ بسلوك هذه المواد في ظل ظروف تحميل مختلفة.
عمل موني في شركة الولايات المتحدة للمطاط لأكثر من 30 عامًا، وتقاعد في عام 1958. خلال هذه الفترة، نشر العديد من الأوراق البحثية حول علم الجريان وساهم بشكل كبير في فهم سلوك المواد اللزجة المرنة.
مساهماته في علم الجريان
تعتبر مساهمات ميلفن موني في علم الجريان ذات أهمية كبيرة، وقد أثرت بشكل كبير في صناعة المطاط وغيرها من الصناعات التي تعتمد على المواد اللزجة المرنة. من بين أبرز مساهماته:
- تطوير مقياس لزوجة موني: يعتبر هذا الجهاز أداة أساسية في صناعة المطاط لتقييم لزوجة المطاط الخام والمركبات المطاطية.
- تطوير معادلة موني-ريفلاين: تصف هذه المعادلة العلاقة بين الإجهاد والانفعال في المواد المرنة غير القابلة للانضغاط عند تعرضها لتشوهات كبيرة.
- نشر العديد من الأوراق البحثية: ساهمت أبحاث موني في فهم سلوك المواد اللزجة المرنة وتطوير نماذج رياضية لوصف هذا السلوك.
لقد ساهمت أعمال موني في تطوير تقنيات جديدة لتصنيع المطاط وتحسين أداء المنتجات المطاطية. كما ساهمت في تطوير فهمنا الأساسي لسلوك المواد اللزجة المرنة، مما أدى إلى تطبيقات جديدة في مجالات مثل الطب والهندسة الحيوية.
معادلة موني-ريفلاين
تُعد معادلة موني-ريفلاين واحدة من أهم إسهامات ميلفن موني في علم الجريان. تُستخدم هذه المعادلة لوصف سلوك المواد المرنة غير القابلة للانضغاط، مثل المطاط، عند تعرضها لتشوهات كبيرة. تأخذ المعادلة في الاعتبار تأثير التشوه على الطاقة الكامنة للمادة، وتسمح بالتنبؤ بالإجهاد الناتج عن التشوه.
تعتبر معادلة موني-ريفلاين أكثر دقة من النماذج الخطية البسيطة التي تُستخدم غالبًا لوصف سلوك المواد المرنة. إنها ضرورية للمهندسين والمصممين الذين يعملون مع المواد المرنة، حيث تسمح لهم بالتنبؤ بسلوك هذه المواد في ظل ظروف تحميل مختلفة.
تُستخدم معادلة موني-ريفلاين على نطاق واسع في صناعة المطاط لتصميم وتحليل المنتجات المطاطية، مثل الإطارات والأختام والوصلات. كما تُستخدم في مجالات أخرى، مثل الهندسة الحيوية، لتصميم وتحليل الأجهزة الطبية المصنوعة من المواد المرنة.
يمكن التعبير عن معادلة موني-ريفلاين بالصيغة التالية:
W = C1(I1 – 3) + C2(I2 – 3)
حيث:
- W هي دالة كثافة الطاقة الانفعالية
- C1 و C2 هما ثوابت مادية تحدد خصائص المادة
- I1 و I2 هما المتغيران الرئيسيان للانفعال
تعتبر قيم الثوابت المادية C1 و C2 خاصة بكل مادة، ويتم تحديدها تجريبيًا عن طريق إجراء اختبارات على عينات من المادة.
مقياس لزوجة موني
يُعد مقياس لزوجة موني جهازًا يستخدم على نطاق واسع في صناعة المطاط لتقييم لزوجة المطاط الخام والمركبات المطاطية. يعتمد هذا المقياس على قياس عزم الدوران اللازم لتدوير قرص داخل عينة من المطاط. يوفر مقياس لزوجة موني بيانات قيمة حول قابلية معالجة المطاط وأدائه النهائي.
يتكون مقياس لزوجة موني من جزأين رئيسيين: الدوار والتجويف. الدوار عبارة عن قرص معدني يدور داخل التجويف، وهو عبارة عن حجرة تحتوي على عينة المطاط. يتم التحكم في درجة حرارة التجويف بدقة للحفاظ على درجة حرارة ثابتة أثناء الاختبار.
أثناء الاختبار، يتم وضع عينة المطاط في التجويف، ويتم تدوير الدوار بسرعة ثابتة. يتم قياس عزم الدوران اللازم للحفاظ على سرعة الدوران هذه، ويتم تسجيله كقيمة لزوجة موني. تعكس قيمة لزوجة موني مقاومة المطاط للتدفق، وتستخدم لتقييم قابلية معالجة المطاط وأدائه النهائي.
تُستخدم قيم لزوجة موني لتحديد ما إذا كان المطاط مناسبًا لتطبيقات معينة. على سبيل المثال، قد يكون المطاط ذو اللزوجة العالية جدًا صعب المعالجة، بينما قد يكون المطاط ذو اللزوجة المنخفضة جدًا ضعيفًا جدًا للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب قوة عالية.
جوائز وتكريمات
على الرغم من أن ميلفن موني لم يحصل على العديد من الجوائز والتكريمات الرسمية خلال حياته، إلا أن مساهماته في علم الجريان حظيت بتقدير كبير من قبل المجتمع العلمي والصناعي. يعتبر مقياس لزوجة موني ومعادلة موني-ريفلاين من الأدوات الأساسية التي يستخدمها المهندسون والعلماء في جميع أنحاء العالم.
يعكس الاستخدام الواسع النطاق لأدواته ونماذجه الرياضية الأثر الدائم الذي أحدثه ميلفن موني في مجال علم الجريان. لقد ساهمت أبحاثه في تطوير تقنيات جديدة لتصنيع المطاط وتحسين أداء المنتجات المطاطية. كما ساهمت في تطوير فهمنا الأساسي لسلوك المواد اللزجة المرنة، مما أدى إلى تطبيقات جديدة في مجالات مثل الطب والهندسة الحيوية.
وفاته
توفي ميلفن موني في عام 1968 عن عمر يناهز 75 عامًا. لقد ترك وراءه إرثًا دائمًا كمخترع وعالم رائد في علم الجريان. ستظل مساهماته في فهم سلوك المواد اللزجة المرنة ذات قيمة للمهندسين والعلماء لأجيال قادمة.
خاتمة
كان ميلفن موني عالمًا فيزيائيًا وعالمًا في علم الجريان، اشتهر بمساهماته الهامة في فهم سلوك المواد اللزجة المرنة، وتحديدًا المطاط. طور معادلة موني-ريفلاين التي تصف التشوه الكبير للمواد المرنة غير القابلة للانضغاط، وأنشأ مقياس لزوجة موني المستخدم على نطاق واسع في صناعة المطاط لتقييم لزوجة المطاط الخام والمركبات المطاطية. تعتبر مساهمات موني ذات أهمية كبيرة، وقد أثرت بشكل كبير في صناعة المطاط وغيرها من الصناعات التي تعتمد على المواد اللزجة المرنة. لقد ساهمت أبحاثه في تطوير تقنيات جديدة لتصنيع المطاط وتحسين أداء المنتجات المطاطية.