التعاون في البحث والتطوير بين جامعة يلدز التقنية وكاروب

تخطو جامعة يلدز التقنية (YTÜ) وكاروب خطوات مهمة في مجال البحث والتطوير بفضل تعاونهما المتين. وهذه الشراكة الاستراتيجية، التي أصبحت ممكنة من خلال التعاون بين الجامعة والصناعة مع جامعة تمتلك كفاءات مختبرية معتمدة دوليًا، تتيح تحقيق مشاريع مبتكرة متنوعة. ويشارك فريق الخبراء المؤلف من الأكاديميين بفاعلية في كل مرحلة من مراحل المشاريع، مشكّلًا الأساس العلمي للعملية.

أسهم هذا التعاون إسهامًا كبيرًا في الأعمال المبتكرة لكاروب وشركاتها التابعة في مجال البحث والتطوير. كما أن الاعتمادات ودعم المشاريع المقدَّمة في إطار التعاون بين الجامعة والصناعة تضمن حصول المشاريع على دعم أوسع. ولا تسهم هذه العملية في تطوير المشاريع القائمة فحسب، بل تتيح أيضًا إنشاء منتجات جديدة.

يسرّع التعاون المتين بين جامعة يلدز التقنية وكاروب عمليات البحث والتطوير وتطوير المنتجات، ممهّدًا الطريق لمنتجات مبتكرة ستضيف قيمة للقطاع. وتؤدي هذه الجهود دورًا مهمًا في تطوير تصاميم منتجات ونماذج أولية جديدة، مما يتيح استجابات سريعة للاحتياجات الصناعية. وتضمن المشاريع الموجّهة نحو المنتجات أن تكون المنتجات المطروحة في السوق متفوقة من حيث الجودة والوظائف.

ستشكّل هذه العملية التطورات التكنولوجية المستقبلية وتساعد في تحقيق ميزة تنافسية في الأسواق العالمية. علاوة على ذلك، فإن جهود الابتكار والتحسين المستمرة خلال مرحلة تطوير المنتجات تعزز التعاون بين كاروب و YTÜ بشكل أكبر، مما يرسّخ موقعهما التنافسي في القطاع.

القدرات المختبرية داخل المؤسسة

مختبر جامعة يلدز التقنية (YTÜ) هو مركز للتكنولوجيا والابتكار مكرّس لتطوير توليد المعرفة العلمية وفرص التحول التكنولوجي، ويقدّم خدمات بحث وتحليل متقدمة. ويقع هذا المختبر في حرم داوطباشا بمنطقة إسنلر في إسطنبول، مقابل التكنوبارك، ويقدّم مجموعة واسعة من الدعم للباحثين. وتُقدَّم خدمات عالية الجودة من خلال وحدات مختبرية متنوعة، تشمل التحليل العنصري، ومطيافية الكتلة، والتحليل الحراري، والأشعة السينية، والمجهر الإلكتروني، وتوصيف الأسطح والمسامات، وتوصيف الجسيمات، والمطيافية، والاختبارات الميكانيكية، وزراعة الخلايا.

وعلى وجه الخصوص، تتيح تكوينات ICP-MS و HPLC-ICP-MS إجراء تحديدات نوعية وكمية للمعادن والمعادن الثقيلة، إضافة إلى دراسات التصنيف، بدقة وضبط عاليين. ويتوفر التصوير عالي التكبير للعينات المناسبة، ويتم الحصول على نتائج تحليل موثوقة في المصفوفات المعقدة.

بالإضافة إلى مشاريع البحث العلمي الخاصة بـ YTÜ، يدعم المركز مشاريع البحث والتطوير من خلال التعاون مع الجامعات والمؤسسات البحثية والمنظمات الصناعية الوطنية والدولية. وبفضل هذا التعاون، تُنفَّذ أيضًا داخل المختبر مشاريع مدعومة من منظمات مثل الاتحاد الأوروبي و TÜBİTAK و TÜBA و DPT.

الكادر الأكاديمي ومجالات الخبرة

مع تزايد عدد السكان وتطور التقنيات، تتغير احتياجات الإنسان بسرعة. وتؤدي هذه التغيرات إلى حاجة متزايدة للمواد الوظيفية. وتجري «مجموعة أبحاث المواد الوظيفية المتقدمة» أبحاثًا في مجالات متنوعة لتلبية الاحتياجات المختلفة. وتُجمَع مجالات البحث تحت ثلاثة عناوين رئيسية:

• المواد غير العضوية المتقدمة والتقنيات البيئية
• المواد الحيوية وتقنيات الصحة
• تقنيات الأغذية وطرق تقييم نفايات الأغذية.

مشاريع بارزة

يجلب التعاون بين جامعة يلدز التقنية وكاروب نهجًا مبتكرًا لعمليات البحث والتطوير، وتخلق هذه الشراكة تأثيرًا كبيرًا في القطاع الصناعي. وتجتمع القوة الأكاديمية لجامعة يلدز التقنية والخبرة الصناعية لكاروب لإنشاء مشاريع تقدّم حلولًا مستدامة وعملية لاحتياجات الصناعة. وبدعم قوي من كاروب، تطوّر هذه المشاريع منتجات مبتكرة مبنية على أسس علمية ومشكّلة بالاختبارات والتحليلات المتقدمة. ولا تعزز هذه المشاريع التنافسية في القطاع فحسب، بل تقدّم أيضًا إسهامات مهمة في الاستدامة البيئية والكفاءة الاقتصادية.

تطوير مادة تشحيم مركّبة صديقة للبيئة لسوائل الحفر

تستخدم هندسة الحفر سوائل الحفر، وهي أنظمة معقدة مكوّنة من سوائل ومواد صلبة ومواد كيميائية. وهذه السوائل حيوية في تقليل تآكل رأس الحفر وجسمه، ومنع مشكلات السحب المفرط وعزم الدوران أثناء عملية الحفر. وعلى وجه الخصوص، تُعدّ إضافة مواد التشحيم إلى سوائل الحفر استراتيجية شائعة تُستخدم لتقليل الاحتكاك وتحسين سرعة الحفر ومنع حوادث الالتصاق. وتقليديًا، تُعدّ الزيوت المعدنية والنباتية أكثر أنواع مواد التشحيم استخدامًا. غير أن القابلية للتحلل الحيوي للزيوت المعدنية محدودة، مما يشكّل خطر التلوث البيئي.

الهدف الرئيسي لهذه الدراسة هو تطوير مادة تشحيم مركّبة تتمتع بخصائص صديقة للبيئة وعالية الأداء في آن واحد. وتماشيًا مع هذا الهدف، ستُمزَج زيوت متنوعة بتركيبات محددة لتقليل معامل التشحيم، وستُجرى اختبارات لتحديد الكمية المثلى من الزيت. إضافة إلى ذلك، ستُقيَّم جدوى عملية الأسترة لتحسين أداء مادة التشحيم والتحكم في تكوّن الرغوة.

كما ستُحلَّل بعناية التأثيرات البيئية لمواد التشحيم المركّبة المطوَّرة خلال عملية البحث، بهدف الحصول على منتج فعّال ومستدام يمكن استخدامه في قطاع الطاقة. وستقلّل القابلية للتحلل الحيوي لمواد التشحيم الجديدة المستخدمة في حفر النفط التأثيرات السلبية على النظام البيئي إلى أدنى حد، مع ضمان أداء عالٍ يعزز كفاءة عمليات الحفر.

مشروع معالجة النفايات النفطية

الهيدروكربونات النفطية ملوثات بيئية مهمة لها تأثيرات سلبية على أنظمة الهواء والماء والتربة البيئية. وتهدف هذه الدراسة إلى فحص تركيب النفايات النفطية وتأثيراتها على البيئة وصحة الإنسان، وتقييم الطرق المناسبة لإعادة تأهيل التربة الملوثة. وتقلّل النفايات النفطية خصوبة التربة، وتهدد التنوع الميكروبي، وتخفض نفاذية التربة، وتؤثر سلبًا على قدرة تسرب المياه. إضافة إلى ذلك، فإنها تتسرب إلى المياه الجوفية، ملوّثة مصادر المياه ومثبّطة تطور الكائنات الضوئية التركيب. ومن حيث صحة الإنسان، ترتبط بمخاطر صحية خطيرة مثل أمراض الجهاز التنفسي وتهيج الجلد والتأثيرات المسرطنة.

تُطبَّق طرق فيزيائية وكيميائية وبيولوجية لإزالة النفايات النفطية. وبينما يمكن للتقنيات الفيزيائية والكيميائية أن تقلّل التلوث بسرعة، فإنها مكلفة وقد تؤدي إلى تكوّن منتجات سامة ثانوية. وفي المقابل، تبرز المعالجة الحيوية كطريقة أكثر استدامة بيئيًا. وتساعد عملية التحلل البيولوجي التي تجريها الكائنات الدقيقة في تفكيك الهيدروكربونات النفطية، مسهمة في استعادة التوازن البيئي الطبيعي للتربة. وتُدعَم عمليات المعالجة الحيوية بتقنيات مثل التحفيز الحيوي والتعزيز الحيوي واستخدام الكائنات الدقيقة المعدّلة وراثيًا. غير أن مقاومة بعض المركبات الهيدروكربونية للتحلل البيولوجي تُعدّ أحد العوامل الرئيسية التي تحدّ من قابلية تطبيق هذه الطريقة.

في الدراسة، أُخِذت عينات تربة بمستويات تلوث مختلفة، وأُجريت تحليلات كيميائية وفيزيائية، شملت فحص إجمالي الهيدروكربونات النفطية ومحتوى المعادن الثقيلة والأنشطة الميكروبية. واستُخدمت تقنيات متقدمة مثل كروماتوغرافيا الغاز ومطيافية الكتلة ومطيافية رامان لتحليل العينات. وتُظهر النتائج أن النفايات النفطية تسبب أضرارًا جسيمة لأنظمة التربة البيئية، وأن عمليات المعالجة البيولوجية تقدّم استراتيجية فعّالة للتخفيف من هذا التلوث. وعلى وجه الخصوص، تشير فاعلية الكائنات الدقيقة من نوع Bacillus في تفكيك الهيدروكربونات النفطية إلى إمكانية تطبيق المعالجة الحيوية على نطاق أوسع في المستقبل. غير أن فاعلية عمليات إعادة التأهيل تتفاوت تبعًا للخصائص الفيزيائية والكيميائية للبيئة، وقدرة الكائنات الدقيقة على التكيف، وتركيب النفايات النفطية.

إنتاج مبتكر للطاقة الشمسية من خلال استخدام الأصباغ الطبيعية في الخلايا الشمسية

أثار نضوب الوقود الأحفوري وتزايد المشكلات البيئية اهتمامًا متناميًا بتقنيات الطاقة المتجددة. وفي هذا السياق، تبرز الطاقة الشمسية كواحدة من أهم مصادر الطاقة المتجددة، وتتقدم بسرعة الخلايا الكهروضوئية المستخدمة لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. ومن بين هذه الخلايا، تمتلك الخلايا الشمسية المحسّسة بالصبغة (DSSC)، المعروفة بانخفاض تكلفتها وصداقتها للبيئة، إمكانية تقديم حلول طاقة مستدامة.

تؤدي الأصباغ المستخدمة في خلايا DSSC دورًا حيويًا في امتصاص ضوء الشمس وتوليد الكهرباء. غير أن التكلفة العالية والتأثيرات البيئية للأصباغ التقليدية القائمة على الروثينيوم تستلزم النظر في الأصباغ الطبيعية كبدائل. وفي هذه الدراسة، ستُجرى تحليلات مقارنة على أربعة مصادر مختلفة من الأصباغ الطبيعية — التوت الأسود (Rubus fructicosus)، والتوت (Morus nigra)، والكرز البري (Prunus serotina)، والتوت العليق (Rubus ideaus) — التي يمكن استخدامها كمحسّسات في أنظمة DSSC.

أولًا، ستخضع الثمار لمعالجة أولية وستُعالَج لاستخلاص الأصباغ الطبيعية باستخدام طريقة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية. وسيُحلَّل محتوى الأنثوسيانين لهذه الأصباغ بناءً على مستويات الأس الهيدروجيني. وسيُجرى توصيف الأصباغ المستخلصة باستخدام تقنيات تحليل مثل مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FT-IR)، ومطيافية رامان، وستُقارَن كثافات الأصباغ والخصائص البنيوية.

إضافة إلى ذلك، سيُفحَص امتزاز هذه الأصباغ الطبيعية على أشباه موصلات TiO2 في أنظمة DSSC واستقرارها تحت التعرض لضوء الشمس، وسيُحدَّد المحسّس الأكثر فاعلية. ويهدف المشروع إلى تقديم نهج مبتكر يعزز الاستدامة البيئية ويقلّل التكاليف في أنظمة DSSC، مع تعزيز استخدام المواد الطبيعية في قطاع الطاقة لتوليد حلول مستدامة واقتصادية. وقد تقدّم النتائج آفاقًا جديدة بشأن استخدام الأصباغ الطبيعية ليس في تقنية DSSC فحسب، بل في تطبيقات الطاقة المتجددة الأخرى أيضًا.

دراسة الخصائص الكهروحرارية للمواد شبه الموصلة

توفّر المبرّدات الكهروحرارية بديلًا صديقًا للبيئة لأنظمة التبريد التقليدية، وتتكوّن من وحدات مصنوعة من سبائك شبه موصلة من النوع n والنوع p. وتعمل هذه الأنظمة بتمرير تيار كهربائي عبر الوحدات، وتعتمد كفاءتها على الخصائص البنيوية للمواد شبه الموصلة. وخلافًا لأنظمة التبريد التقليدية التي تستخدم الضواغط والمكثفات والسوائل القائمة على مركبات الكلوروفلوروكربون (CFC)، تقدّم المبرّدات الكهروحرارية حلولًا صديقة للبيئة وخالية من الصيانة باستخدام مصادر طاقة التيار المستمر والمواد شبه الموصلة وكتل التبريد.

يهدف هذا المشروع إلى إنتاج بطاريات كهروحرارية عالية الكفاءة للاستخدام في المبرّدات الكهروحرارية. أولًا، ستُدرَس البنى سهلة الانصهار للعناصر الحرارية المزمع استخدامها، وستُحدَّد العناصر شبه الموصلة الأنسب. وستُنقّى سبائك عالية الأداء من النوع n (Bi، Te، Se) والنوع p (Sb، Te، Bi)، وستُنتَج سبائك Bi₂Te₃ و Sb₂Te₃ و Bi₂Se₃ من خلال نمو البلورات في بيئة مفرّغة. وستُحسَّن المواد المنتَجة بإضافات Nd و Cd، وستُجرى تحليلاتها البنيوية والحرارية باستخدام التحليل الحراري التفاضلي-قياس الوزن الحراري (DTA-TG)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، وحيود الأشعة السينية (XRD).

بعد ذلك، ستُنتَج بطاريات كهروحرارية من سبائك النوع p [Sb₂Te₃ + Bi₂Te₃] والنوع n [Bi₂Te₃ + Bi₂Se₃]، وستُقيَّم كفاءتها واستهلاكها للطاقة وتحليلات تكلفتها. وستوفّر هذه البطاريات حلولًا موفّرة للطاقة وصديقة للبيئة وطويلة الأمد، مقدّمة بديلًا لأنظمة التبريد التقليدية. وستتمتع هذه الأنظمة، التي لا تتطلب غازات ضارة، بمزايا كبيرة. علاوة على ذلك، سيتيح إنتاج أشباه الموصلات الكهروحرارية مكاسب كبيرة في قطاع الطاقة والبيئة والتكنولوجيا، مقلّلًا الاعتماد على الخارج.

يقدّم هذا المشروع حلًا مبتكرًا في مجال المواد الكهروحرارية، موفّرًا استدامة بيئية وفوائد اقتصادية.