Art and Shape-Memory Alloys

ص. 117

ملخّص. إن الخصائص النوعية للسبائك ذات ذاكرة الشكل، حين تُطبَّق في الفن، قادرة على إعادة ابتكار النحت. فقدرة هذه السبائك على «تعلُّم» أشكال مختلفة عند درجات حرارة مختلفة و«حفظها» — أشكال تستعيدها بدقة صارمة كلما عادت إلى درجات الحرارة نفسها — تضيف إلى النحت بُعدًا غير مسبوق ودرجة جديدة من الحرية. وقد أتاحت الجهود المبذولة لإنجاز أول منحوتة ضخمة من النيكل-تيتانيوم المصمت للشريكين، الصناعة والفن، أن يُغني كلٌّ منهما الآخر، بتوسيع حدود المعرفة التكنولوجية وبفتح مجال جديد لخيال الفنان.

الفن والتكنولوجيا: الفن والسبائك ذات ذاكرة الشكل

إن الانفجار المتسارع للمعارف العلمية والدراية التكنولوجية، الذي يطبع مجتمعنا اليوم، لا يمكن أن يترك الحساسيات الإنسانية والإبداع الفني غير مكترثين. فإذا كان العلم قادرًا على أن يكون منبعًا ذهنيًا للنماذج أو للإلهام، فإن التكنولوجيا قادرة على أن توفّر أدوات جديدة للإبداع الفني. وفي هذه الحالة الأخيرة، برز في السنوات الأخيرة اتجاهان: فنانون يأخذون التكنولوجيات القائمة ويدمجونها في أعمالهم الفنية، وفنانون يطالبون هذه التكنولوجيات بالمزيد ويطوّعونها لحاجاتهم الإبداعية.

وهذا الاتجاه الثاني هو ما يميّز العلاقة بين الفن والسبائك ذات ذاكرة الشكل في منحوتاتي. إنها علاقة تبشّر بتآزر غير مسبوق بين الفن والبحث والصناعة، علاقة تجدّد منطق الاقتصاد إذ تُدخل الفن شريكًا ذا قيمة.

تقديم السبائك ذات ذاكرة الشكل

العصر البرونزي، العصر الحديدي… عصر ذاكرة الشكل. لقد لوحظ التحوّل المارتنسيتي العكوس الذي يؤدي إلى ظاهرة ذاكرة الشكل منذ عام 1932 في سبيكة الذهب-كادميوم [1]، وعام 1938 في سبائك النحاس-زنك [2]. ومنذ خمسينيات القرن العشرين، درس توماس أ. ريد ومعاونوه في قسم

ص. 118

الهندسة الميكانيكية بجامعة إلينوي هذه المواد [3]، غير أنه لم يُكتشف إلا في عام 1962، على يد و. ج. بيولر ومعاونيه في مختبر الذخائر البحرية (Naval Ordnance Laboratory)، أن النيكل-تيتانيوم (الذي سمّاه بيولر NiTiNOL) يُظهر ظاهرة ذاكرة الشكل هذه [4]. ومنذ ذلك الحين دُرس عدد كبير من أنظمة السبائك (ولا تزال السبائك القائمة على النحاس وعائلة النيكل-تيتانيوم الأنظمة الأكثر جاذبية من الناحية التجارية)، وتزايد على نحو لافت الاهتمامُ بالسبائك ذات ذاكرة الشكل ومستوى تطوير المنتجات القائمة على هذه المواد، ولا يزالان في ازدياد.

تصف ظاهرة ذاكرة الشكل قدرة بعض المعادن على «تذكّر» شكل سابق. فهذه المعادن يمكن أن تُشوَّه (تُثنى، تُلوى، تُمطّ، إلخ) تحت درجة حرارة معيّنة، لكنها تعود إلى شكلها السابق حين تُسخَّن إلى ما فوق هذه الدرجة بقليل. ومع أن هذه المعادن مستقرة تمامًا تحت تلك الدرجة، فإن التسخين يجعلها تستعيد شكلها الأصلي في الحال. بل إن بعض السبائك يمكنها أن تتذكّر الشكلين معًا، فيعيدها التسخين إلى الشكل غير المشوَّه ويعيدها التبريد إلى الهيئة المشوَّهة — وهو ما يُعرف بظاهرة الذاكرة ثنائية الاتجاه.

ومن السبائك التي تُظهر هذه الظواهر: النيكل-تيتانيوم، والنحاس-زنك-ألومنيوم، والنحاس-ألومنيوم-نيكل، والذهب-كادميوم، والإنديوم-ثاليوم. وتتيح هذه المواد حدوث تغيّرات في الشكل عند درجات حرارة تتراوح بين 196 درجة تحت الصفر و150 درجة مئوية فوق الصفر، غير أن البحوث الجارية تسعى إلى تطوير سبائك جديدة لتوسيع هذا المدى وخفض التكاليف.

وشملت التطبيقات الأولى للسبائك ذات ذاكرة الشكل (1969) أسطوانات مجوّفة يمكن تسخينها فتنكمش على الأنابيب والقنوات لتشكّل وصلات عالية الموثوقية (وصلة الأنابيب Cryofit® من Raychem) — وهي تقنية تُستخدم اليوم في محطات الطاقة النووية، وفي الأنظمة الهيدروليكية الحساسة للطائرات، إلخ. وقد ظلّت الصعوبة البالغة في إنتاج هذه السبائك على نحو منتظم تعيق تطويرها سنوات طويلة، أما اليوم فإن حلم ذاكرة الشكل بات يتحوّل إلى حقيقة.

ما الذي يخبّئه المستقبل؟ كأننا نصعد سلّمًا طويلًا شديد الانحدار في يوم ضبابي: نعلم أننا نصعد، لكن لا بسطة تلوح في الأفق، والنهاية بعيدة إلى حدّ يعجزنا عن تصوّرها. وأعتقد أن اقتران السبائك ذات ذاكرة الشكل بعالم الفن سيُفضي إلى تجديد شباب علم الفلزات.

إعادة ابتكار النحت

قبل سبع سنوات، اكتشفت السبائك ذات ذاكرة الشكل من خلال أوراق تقنية في المجلات، وخلال حضوري مؤتمرًا في باريس كان موضوعه «الذاكرة…». ومنذ ذلك الحين وأنا أعمل بالسبائك ذات ذاكرة الشكل. وأسباب تفانيّ في ذلك متعددة:

• الانفعال الذي ينشأ عند مشاهدة ظاهرة ذاكرة الشكل: صدمة ذات طابع تكريسي؛ لغز التحوّلات وغرابتها وجمالها؛ علاقة جديدة بالمادة؛ يقظة في الوعي لا نظير لها؛ صور ثقافية تخطر في البال: «Objets inanimés, avez-vous donc une âme ?» [أيتها الأشياء الجامدة، أفيكِ روح إذن؟] (لامارتين)
• حضور الظاهرة في كل ما يحيط بنا: فمنذ أن حُدّدت، بدت الظاهرة حاضرة في مواقف كثيرة. فإلى جانب وجودها في السبائك المعدنية، توجد في اللدائن، والخزف، والشعر، والبكتيريا، والأقمشة المقاومة للتجعّد، وأسواط الحيوانات المنوية. ويبدو أن هذه الظاهرة ليست غريبة عن الأشكال الموجودة في بيئتنا.
• كشف خصائص المادة على المستوى الذري لحواسّنا: يصبح البصر شاهدًا مباشرًا على الذرّات في سلوكها «الحميم».
• اليقين بأن النحت قد أُعيد ابتكاره وتحوّل تحوّلًا جذريًا، في مقاربة مفاهيمية وإبداعية غير مسبوقة: تطوّر حقيقي للشكل في الزمان والمكان مرتبط بالبيئة، يؤرّخ لنفسه في تاريخ الفن ويفتح آفاقًا جديدة.

الإمكانات الإبداعية

إذا كان النحت، حتى يومنا هذا على الأقل، ساكنًا، فإن تطوّر السبائك ذات ذاكرة الشكل قد أتاح لي أن أُدخل تغيّرات في الشكل إلى منحوتاتي، تغيّرات يمكن التنبّؤ بها ترتبط بالظروف البيئية ودرجات الحرارة المحيطة.

وقد ألهمتني إمكانات هذه المواد، فصمّمت وأنجزت نماذج أولية لمنحوتات عديدة مصمتة من سبائك ذات ذاكرة

ص. 119

الشكل، منحوتات «حيّة» قادرة على الحركة. ومن تصاميمي:

• التحوّل العكوس لجذع رجل إلى جذع امرأة بحسب درجة الحرارة: في الظل هو جذع رجل، وفي الشمس جذع امرأة (الشكل 1). ولم يكن هذا التصميم الأول في نظري سوى تمرين أسلوبي لا إبداعًا فنيًا حقيقيًا.
• نسخة من تمثال نصر ساموثراكي، مكسوّة بالثياب في الشتاء، عارية في الصيف.
• شجرة معدنية تُبدي سلوكًا عضويًا حيًا: شكل للشتاء، وشكل للربيع، وشكل للصيف… وأشكال مختلفة في ساعات مختلفة. (وكانت هذه المسودة الأولى لعمل شجرة الميثاق الجديد، انظر أدناه والشكل 2.)

وثمة مفاهيم كثيرة أخرى لا تزال جنينية في مخيّلتي، لكنها، وإن كانت واقعية من الناحية النظرية، لا تزال بحاجة إلى أن تصبح قابلة للتنفيذ على الصعيد العملي.

الرحلة الطويلة نحو الدراية الصناعية: من المفاهيم إلى الإنجاز

منذ عام 1984، أقنعت عددًا من الشركات ومعاهد البحث في فرنسا بالمشاركة في مشاريعي ونماذجي الأولية قيد التطوير [5]. وجرى التوجّه إلى مختبرات ذات تقنية عالية. غير أن المقتضيات الاقتصادية والصناعية الفرنسية لم تكن متوافقة مع الضرورات الفنية: فالتكاليف مرتفعة، والرؤية على نطاق صغير يُتخلّى عنها، والإنجازات على نطاق كبير يستحيل بناؤها.

وكنت أعلم أن البحث جارٍ في سائر أوروبا وفي اليابان والولايات المتحدة، فبحثت عن شريك جديد ذي قيمة. ففي الولايات المتحدة، تمتلك شركة Raychem Corporation خبرة عشرين عامًا في السبائك ذات ذاكرة الشكل، وقد استثمرت خلال هذه المدة مبالغ كبيرة في البحث الأساسي. ولا بدّ من إرساء التعاون والحوار والتفاعل بين الفنان والصناعة، ومن تطوير منطق اقتصادي قابل للحياة. وقد أدرك شريكي الصناعي، Raychem، أن المفاهيم النابعة من الفن قابلة للتطوّر والامتداد إلى تطبيقات صناعية، وأن الاستثمار في مشاريع تطوير المنحوتات قد يثبت بذلك جدواه في المستقبل.

أول مشاريعي مع Raychem هو تحية إلى تينيل أو دائرة الحياة (الشكل 3). لهذه المنحوتة إيقاع يومي وإيقاع فصلي في آن. فهي «تتفتّح» لتصبح دائرة كاملة (قطرها 5 م) في الصيف أو في يوم حار، وتنطوي على نفسها لتصير دائرة مزدوجة (قطرها 2.5 م) في الشتاء أو في ليلة باردة.

ومن المشاريع المقبلة شجرة الميثاق الجديد، وهي «شجرة» ستعيش مع الفصول كما يعيش كائن نباتي (انظر الشكل 2).

وفي ربيع 1988، أُسّست شركة Creartech مشروعًا مشتركًا بيني وبين Raychem، غايتها مساعدة المصمّمين والفنانين الراغبين في استخدام السبائك ذات ذاكرة الشكل في أعمالهم الفنية [6].

الآفاق الراهنة

إن العلاقة الدالّة بين الفرص المتاحة اليوم في مجتمعاتنا تشهد على أهمية الالتزام الإنساني في الجمع بين كفاءات من ميادين مختلفة، علمية وفنية هنا، وتبيّن أن هذه الالتقاءات ممكنة ومثمرة. وعلينا أن نواصل إثبات إسهام التكنولوجيا في التطوّر الفني، وأن نمهّد الطريق لمسؤولية ثقافية متنوّعة، لا بسلوك القنوات المعتادة المتاحة لاتخاذ القرار والتنفيذ فحسب (تسويق الفن، ورعاية الشركات، والطلبيات الحكومية، إلخ)، بل باعتماد مسار فكري قابل للحياة يُغني فيه كل طرف الآخر، يمكن فيه للفن ولما يتطلّبه من أداءات إضافية أن يكون حافزًا مجدِّدًا للشركة، يوحي لها مثلًا باتجاهات جديدة في البحث الأساسي.

الشكل 1. جان مارك فيليب، هرمافروديت (نموذج أولي)، سبيكة نحاس-زنك-ألومنيوم، 20 × 15 سم. تحوّل عكوس لجذع رجل (عند 20 درجة مئوية) إلى جذع امرأة (عند 55 درجة مئوية).

الشكل 2. جان مارك فيليب، شجرة الميثاق الجديد، محاكاة حاسوبية، نيكل/تيتانيوم (Raychem). يبلغ ارتفاعها في الصيف نحو 15 م وعرضها 9 م. ستكون هذه الشجرة «حيّة» مع الفصول: تُظهر الصور من اليسار إلى اليمين تحوّلات المنحوتة من الشتاء إلى الصيف. وستغنّي الشجرة أيضًا، إذ إن للسبائك ذات ذاكرة الشكل قدرة عالية على تخميد الصوت في البرودة وقدرة منخفضة في الحرارة.

الشكل 3. جان مارك فيليب، تحية إلى تينيل أو دائرة الحياة، محاكاة حاسوبية، نيكل/تيتانيوم (Raychem)، قطرها 5 م في الصيف و2.5 م في الشتاء. تحوّل عكوس لحلقة مستوية (قطرها 5 م) إلى حلقة مزدوجة مستوية (قطرها 2.5 م). «تتنفّس» المنحوتة مع درجات الحرارة اليومية والفصلية. تُظهر أزواج الصور المنظر الأمامي والجانبي (على اليسار وعلى اليمين على التوالي): (في الأعلى) الصيف؛ (في الوسط) الخريف؛ (في الأسفل) الشتاء.

ص. 120

المراجع والحواشي

1. L. C. Chang وT. A. Read، «Plastic Deformation and Diffusionless Phase Changes in Metals — The Gold-Cadmium Beta Phase»، Transactions of the American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers 191، 47–52 (1951).
2. J. Perkins وG. R. Edwards وC. R. Such وJ. M. Johnson وR. R. Allen، في Shape Memory Effects in Alloys، J. Perkins (محرّر) (نيويورك: Plenum Press، 1975).
3. Chang وRead [1].
4. W. J. Buehler وJ. V. Gilfrich وR. C. Wiley، «Effect of Low-Temperature Phase Changes on the Mechanical Properties of Alloys Near Composition TiNi»، Journal of Applied Physics 34، العدد 5 (مايو 1963).
5. ومن بينها المركز الوطني للبحث العلمي (C.N.R.S.)، وهيئة الطاقة الذرية الفرنسية (C.E.A.)، والمعهد الوطني للعلوم التطبيقية (I.N.S.A.)، ومجموعة Péchiney، وSouriau.
6. Creartech S.A., 2, Boulevard du Moulin à Vent, 95800 Cergy-Saint-Christophe، فرنسا.