ابتكار مواد جديدة تتمتع بمتانة المعدن ومرونة البلاستيك.

نجح فريق من العلماء الأمريكيين في ابتكار مادة جديدة قوية كالمعادن، وشفافة كالزجاج، ومرنة كالبلاستيك، ولكنها صديقة للبيئة تماماً.

بفضل قدرتها على تذكر الشكل وتغيير شكلها عند تعرضها للحرارة، يفتح هذا النوع الجديد من مواد البلورات السائلة آفاقًا واسعة من التطبيقات المستقبلية. - الصورة: خورخي فيدال/جامعة رايس

تصف الدراسة، المنشورة في مجلة "نيتشر كوميونيكيشنز" العلمية بتاريخ 22 يوليو، عملية تصنيع حيوي مبتكرة يتم فيها "توجيه" البكتيريا لإنتاج ألياف السليلوز، وهي من أنقى المواد الحيوية على وجه الأرض. والنتيجة هي مادة حيوية ذات قوة شد تصل إلى 553 ميجاباسكال، متجاوزة بذلك بكثير قوة المواد البوليمرية التقليدية.

مواد جديدة من البكتيريا وعلم الأحياء التركيبي.

وفقًا لفريق بحثي بقيادة البروفيسور محمد مقصود رحمن (جامعة هيوستن)، فإن المادة الجديدة مصنوعة من السليلوز الذي تنتجه البكتيريا، ولكنها تختلف في أن ألياف السليلوز لم تعد تتشكل بشكل عشوائي ولكنها تتم محاذاتها بفضل نظام دوران بيولوجي خاص يسمى "المفاعل الحيوي الدوار".

قال طالب الدراسات العليا ماسر سعدي: "لقد طورنا حجرة زراعة دوارة لتوجيه حركة البكتيريا أثناء إنتاجها للسليلوز. إن التحكم في اتجاه النمو يزيد بشكل كبير من قوة المادة مع الحفاظ على نعومتها وشفافيتها ومرونتها، على غرار البلاستيك الحيوي."

ليس الأمر أكثر متانة فحسب، بل نجح فريق البحث أيضًا في دمج طبقات نانوية من نتريد البورون، مما يسمح للمادة بتوصيل الحرارة أسرع بثلاث مرات من العينة المرجعية، مما يفتح تطبيقات محتملة في الإلكترونيات والتغليف الحراري وتخزين الطاقة.

العديد من التطبيقات المفيدة

بخلاف المواد البلاستيكية الاصطناعية التقليدية، التي تسبب التلوث الدقيق وتطلق مواد سامة مثل BPA والفثالات، فإن المادة الجديدة قابلة للتحلل الحيوي بالكامل ويمكن تخصيصها بسهولة لمجموعة واسعة من الاستخدامات مثل التعبئة والتغليف والمنسوجات ومواد البناء والإلكترونيات الخضراء والبطاريات.

قال سعدي مستخدماً تشبيهاً: "إن عملية التخليق الحيوي هذه تشبه تدريب فريق منضبط من البكتيريا. فنحن نوجهها في اتجاه محدد، ومن ثم نخلق منتجاً بالخصائص المطلوبة".

بفضل قدرتها على تذكر الشكل وتغيير شكلها عند تعرضها للحرارة، يفتح هذا النوع الجديد من مواد البلورات السائلة آفاقًا واسعة لتطبيقات مستقبلية عديدة. ومن بين التطبيقات الواعدة، الروبوتات اللينة، وهي آلات مرنة قادرة على الزحف والانزلاق والتحرك عبر المساحات الضيقة دون الحاجة إلى آليات ميكانيكية معقدة.

في مجال الطب، يمكن استخدام هذه المادة لإنشاء دعامات (دعامات الأوعية الدموية) أو أجهزة قابلة للزرع داخل الجسم تتميز بالمرونة وتغير شكلها وفقًا لدرجة الحرارة أو الظروف البيولوجية، مما يساعد على تقليل التدخل الجراحي وزيادة فعالية العلاج.

بالإضافة إلى ذلك، فإنها تحمل في طياتها إمكانات واعدة للتطبيقات في الأجهزة الإلكترونية المرنة، وأجهزة الاستشعار الذكية، والهياكل ذاتية النشر في الفضاء.

نعود إلى الموضوع

مين هاي

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