لماذا تستخدم بلورات الكوارتز في الساعات
خصائص بلورات الكوارتز
يتكون الكوارتز، أحد أكثر المعادن وفرة في قشرة الأرض، من بلورات السليكون، وتحديدا ثاني أكسيد السيليكون، ويتكون من السيليكون المتحد مع عنصري الأكسجين، وتختلف بلوراته في اللون والشفافية والسواد وغيرها بحسب تركيبها والشوائب المحتواة فيها. يتم تحويل الرمل إلى الكوارتز البلوري تحت طبقات الأرض بفعل الضغط الكبير لآلاف السنين، وبلوراته لامعة ولها بريق مثل الزجاج، وإذا تم كسرها، فإنها تكون حادة مثل الزجاج.
تتحمل بلورات الكوارتز تأثيرات التعرية وظروف الطقس المتغيرة، ولا تتأثر سوى بتآكل حوافها، وتلك الأجزاء التي تتآكل توجد في الأرض وعلى شواطئ البحار، وتعتبر الولايات المتحدة واحدة من أهم الدول التي تحتوي على مخزون كبير من بلورات الكوارتز، وتتمتع بخاصية كهرومغناطيسية، وتستخدم في العديد من الصناعات مثل أجهزة الكمبيوتر والراديو وساعات اليد والحائط وغيرها، وهذه هي أبرز خصائص الكوارتز
- يتميز الكوارتز بإيصال الكهرباء بطريقة فعالة جدًا، وهذا هو أحد الأسباب التي تجعله يستخدم في الصناعات الإلكترونية.
- يعتبر هذا المعدن تقريبًا الثاني من حيث الصلابة على سطح الأرض، ويتطلب تقطيعه استخدام معدات قوية وحديثة.
- – يتكون في كل الظروف والبيئات وتحت درجات حرارة مختلفة، ولذلك يمكن العثور عليه في أي مكان مختلف على سطح الأرض مثل الأراضي الرطبة والأراضي الجافة وفوق الجبال.
- بسبب صلابته، فإنه لا يتآكل بشكل كبير عند التعرض للهواء والماء وأشعة الشمس.
- الكوارتز لا يتأثر بالحرارة العالية أو المنخفضة مثل باقي المعادن.
أنواع الكوارتز تتفاوت في أشكالها وألوانها بناء على نقاوة البلورة وعوامل تكوينها، وتشمل
- يعتبر الكوارتز الأزرق بعضهم يرون فيه خصائص علاجية.
- الكوارتز الأبيض أو الحليبي.
- يدخل الكوارتز الأسود أو الدخاني في صناعة المجوهرات.
- الجشمت أو الكوارتز الأرجواني.
- الكوارتز ذو اللون الوردي.
- السترين أو الكوارتز البرتقالي أو الأصفر.
استخدام بلورات الكوارتز في الساعات
: في نهاية القرن 1880، اكتشف العالمان الفرنسيان بيير وجاك كوري استخدام بلورات الكوارتز في الصناعات الدقيقة بعد دراسة الرمال وملاحظتهما أن الكوارتز يهتز بشكل كبير عند تعريضه لتيار كهربائي وتنتج تيارا كهربائيا عند مرور جهد بها، وسميت هذه الظاهرة باسم البيزو كهربائية. استخدمت بلورات الكوارتز في العديد من الصناعات الدقيقة، بما في ذلك صناعة الساعات، ويدخل في صناعة أكثر من 80٪ من الساعات على مستوى العالم. ظهرت أول ساعة كوارتز في الستينات في مدينة نوتشيل بسويسرا، وأول ساعة كوارتز يابانية ظهرت في عام 1969 بواسطة شركة سيكو وكان اسم الماركة التي ظهرت بها باسم أسترون.
يتم استخدام الكوارتز داخل الساعات على شكل رقاقات يمر بها تيار كهربائي مصدره هو بطاريات الساعة، ولأن بلورات الكوارتز تهتز عند تمرير تيار كهربائي به فإن رقاقة الكوارتز تبدأ في الاهتزاز، وتنقل الاهتزازات الخاصة بها إلى العقارب التي في الساعة، وتبلغ عدد اهتزازات رقاقة الكوارتز في الثانية هو 8192، أما الساعات الحديثة فإن عدد الذبذبات فيها هو 32768 ذ/ث، ويمتاز الكوارتز بأن معدل اهتزازه في الثانية ثابت حتى درجة حرارة 60 وليس أقل من صفر، على العكس من أغلب المعادن الأخرى التي يتغير تذبذبها بتغير درجات الحرارة، وتمتاز الساعات الكوارتزية بأنها سديدة الدقة ولا تتأخر إلا بمعدل دقيقة كل عام، والكوارتز كذلك رخيص ومتوافر بشكل كبير في كل مكان.
الفرق بين الساعات الميكانيكية وساعات الكوارتز
تختلف أسعار الساعات بناءً على أنواعها، حيث تتوفر نوعان من الساعات وهما النوع الذي يصنع من الكوارتز الذي تم الحديث عنه سابقًا والنوع الميكانيكي، ويمكن تحديد الفارق بين النوعين في النقاط التالية:
- مصدر الطاقة المحركة
الساعات الميكانيكية تعمل بدون بطاريات ولكن بتقنية الزنبرك المسئول عن حركة العقارب عن طريقه لفه حول نفسه تدريجيًا حتى يحرك عجلة تعرف باسم ميزان الساعة وهي تحول تلك الحركة إلى اهتزازات منتظمة، اما ساعات الكوارتز فتحتاج إلى بطاريات كمصدر للكهرباء التي يحولها الكوارتز إلى ذبذبات.
- دقة ضبط الوقت
تتميز ساعات الكوارتز عن الساعات الميكانيكية بأنها أكثر دقة وقدرة على ضبط الوقت، وتتأخر أو تتقدم بمقدار ثانية واحدة في اليوم الواحد، بينما في الساعات الميكانيكية تصل إلى خمس ثوانٍ.
- حركة عقرب الثواني
يتحرك عقرب الثواني في الساعات الكوارتز بسلاسة كبيرة وانسيابية تشبه الانزلاق، بينما تبدو حركة الساعات الميكانيكية كقفزات.
- طريقة الصنع
تحتاج الساعات الميكانيكية إلى حرفية ومهارة خاصة بسبب تكوينها الذي يتضمن آلية تروس معقدة جدا في التركيب والتجميع، وتحتاج إلى صقل يدوي لأجزائها، وبسبب هذا السبب، يتم تصنيعها بكميات قليلة جدا سنويا، وتكون مرتفعة السعر. بالمقابل، تصنع الساعات الكوارتز بطريقة آلية تماما ونادرا ما تحتاج إلى تدخل بشري، وبالتالي فإن إنتاجها يكون بكميات كبيرة وأسعارها أرخص بكثير.
- الصيانة الدورية
تحتاج الساعات الميكانيكية إلى صيانتها كل فترة، فعلى الأقل يجب تنظيف محركاتها مرة كل أربع سنوات إضافة إلى تزييت تروسها حتى لا تؤدي قوى الاحتكاك إلى تآكلها وهي تعيش لأعمار طويلة جدًا، بينما الساعات الكوارتز أقصر عمرًا لأنه لا يمكن صيانتها، إذ تبلغ تكلفة تلك العملية مبلغ أكبر بكثير من ثمن إنتاجها.
- القيمة السوقية
قيمة الساعات الميكانيكية أعلى بكثير لما يتطلبه عملها من دقة وقلة انتاجيتها، وتظل محتفظة بقيمة كبيرة على مدار السنوات الطوال، بل ويتم توريثها حيًلا بعد جيًل حيث يمكن أن تظل تعمل لعدد كبير من السنوات، طالما يتم العناية بها، على عكس ساعات الكوارتز التي لا تعتبر ذات قيمة عند مقارنتها بالساعات الميكانيكية.
استخدامات أخرى لبلورات الكوارتز
تنتج معظم بلورات الكوارتز المستخدمة في الأغراض الصناعية بشكل اصطناعي في المصانع، حيث أن المنتج الطبيعي غير كاف لتلبية احتياجات الصناعة المختلفة. وفيما يلي أهم فوائد الكوارتز واستخداماته في الصناعة:
- تُصنع العدسات الخاصة بالمجاهر والتلسكوبات العملاقة من بلورات الكوارتز الصخرية
- يستخدم حجر الكوارتز الرملي كمادة بناء في بعض المشاريع.
- يستخدم رمل الكوارتز في صناعة ورق الكتابة وورق الصنفرة، ويستخدم أيضًا في صناعة الزجاج ومنتجاته المختلفة مثل الأكواب والصحون والتحف الزجاجية والحاويات المصنوعة من الزجاج، وهو مادة أساسية في تلك الصناعات.
- يستخدم في تصنيع العديد من أنواع السبائك المتحملة لدرجات حرارة عالية جدًا.
- تصنع بعض أنواع أدوات المطبخ الحديثة من السيليكون.
- تتمثل صناعة الخلايا الشمسية في تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية يمكن استخدامها في إضاءة المنازل وتشغيل الأجهزة الكهربائية المختلفة.
- يستخدم في صناعة أدوات طبية محددة في الجراحة والطب.
- تتمثل فكرة صنع شرائح إلكترونية صغيرة في استخدامها في العديد من الأجهزة الحديثة مثل الأقمار الصناعية والسفن الفضائية والجوالات والصواريخ الفضائية.
- تدخل العديد من الأحجار الكريمة التي تستخدم في صناعة المجوهرات والحلي ذات القيمة العالية في تركيبها.
- يوجد نوع من الكوارتز يسمى الكوارتز الليفي ويستخدم في صناعة الأجهزة الدقيقة التي تقيس أوزان الأشخاص والأشياء.
- يُعرف الكوارتز بأنه حجر الحب، حيث يُحسِّن حالة المزاج للأشخاص.