إنشاء مواد جديدة قوية مثل المعدن ومرنة مثل البلاستيك

نجح فريق من العلماء الأميركيين في ابتكار مادة جديدة متينة كالمعادن، وشفافة كالزجاج، ومرنة كالبلاستيك، ولكنها غير ضارة بالبيئة على الإطلاق.

بفضل قدرتها على تذكر الشكل والتحول الذاتي عند تحفيزها بالحرارة، تفتح هذه المادة البلورية السائلة الجديدة مجموعة من التطبيقات المستقبلية - الصورة: خورخي فيدال/جامعة رايس

يصف هذا البحث، الذي نُشر في المجلة العلمية "نيتشر كوميونيكيشنز " في 22 يوليو/تموز، عملية تخليق حيوي جديدة تُوجَّه فيها البكتيريا لإنتاج ألياف السليلوز، وهي أنقى مادة بيولوجية على وجه الأرض. تتمتع صفائح المواد الحيوية الناتجة بقوة شد تصل إلى 553 ميجا باسكال، متجاوزةً بذلك بكثير قوة شد مواد البوليمر التقليدية.

مواد جديدة من البكتيريا والبيولوجيا الاصطناعية

وبحسب فريق البحث الذي يقوده البروفيسور محمد مقصود رحمن (جامعة هيوستن)، فإن المادة الجديدة تم إنشاؤها من السليلوز الذي تنتجه البكتيريا، ولكن الفرق هو أن ألياف السليلوز لم تعد تتشكل عشوائياً ولكنها تصطف بفضل نظام دوار بيولوجي خاص يسمى "المفاعل الحيوي الدوار".

يقول سعدي، طالب في برنامج الماجستير والدكتوراه في البحث العلمي: "طورنا حجرة زراعة دوارة لتوجيه حركة البكتيريا أثناء إنتاجها للسليلوز. إن التحكم في اتجاه النمو يزيد بشكل ملحوظ من قوة المادة، مع الحفاظ على ليونة البلاستيك الحيوي وشفافيته ومرونته".

ولا يقتصر الأمر على كونها أكثر متانة فحسب، بل نجح فريق البحث أيضًا في دمج طبقات نانوية من نتريد البورون، مما يساعد المادة على توصيل الحرارة ثلاث مرات أسرع من العينة الضابطة، مما يفتح المجال لتطبيقات محتملة في مجالات الإلكترونيات والتغليف الحراري وتخزين الطاقة.

العديد من التطبيقات المفيدة

وعلى عكس المواد البلاستيكية الصناعية التقليدية التي تسبب التلوث الدقيق وتطلق مواد سامة مثل مادة BPA والفثالات، فإن المادة الجديدة قابلة للتحلل البيولوجي بشكل كامل ويمكن تخصيصها بسهولة لمجموعة متنوعة من الاستخدامات مثل التعبئة والتغليف والمنسوجات ومواد البناء والإلكترونيات الخضراء والبطاريات.

يقول سعدي: "عملية التخليق الحيوي هذه أشبه بتدريب فريق من البكتيريا المنضبطة. نوجهها نحو هدف معين، ومن ثم نصنع منتجًا بالخصائص المطلوبة".

بفضل قدرتها على تذكر الشكل والتحول الذاتي عند تحفيزها بالحرارة، تفتح هذه المادة البلورية السائلة الجديدة آفاقًا واسعة من التطبيقات المستقبلية. ومن المتوقع تطبيقها في الروبوتات اللينة، وهي آلات مرنة قادرة على الزحف والانزلاق والاندفاع عبر الفجوات الضيقة دون الحاجة إلى هياكل ميكانيكية معقدة.

في الطب، يمكن استخدام هذه المادة لصنع الدعامات (دعامات الأوعية الدموية) أو الأجهزة القابلة للزرع داخل الجسم، والتي لديها القدرة على التوسع وتغيير الشكل وفقًا لدرجة الحرارة أو الظروف البيولوجية، مما يساعد على تقليل التدخل الجراحي وزيادة فعالية العلاج.

كما أنها تحمل إمكانات واعدة لتطبيقات في مجال الإلكترونيات القابلة للانحناء، وأجهزة الاستشعار الذكية، والهياكل ذاتية النشر في الفضاء.

العودة إلى الموضوع

مينه هاي

المصدر: https://tuoitre.vn/tao-ra-vat-lieu-moi-ben-nhu-kim-loai-deo-nhu-nhua-2025072215151939.htm