عالم التقنية والتكنلوجيا

طور العلماء مادة تساعد علي الاصلاح الذاتي للمواد وقد تستخدم في إصلاح شاشات الهاتف تلقائياً في المستقبل

قال مايكل سترانو ، أستاذ الهندسة الكيميائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. “الخطوة الأولى هي تخيل المواد التي تنمو وترمم مثل النباتات والأشجار. الخطوة التالية هي استخدام اسلوبها  . وبعد ذلك ، وبعد التحسين والتحسين ، يمكننا البدء في استبدال موادنا المتحللة بهذه النسخ الجديدة والمتجددة باستمرار مما يعني اصلاح الشقوق وبعض الاجزاء المتكسرة مثل الزجاج”.

وقال سترانو إن جمال المنتج “هو أنه لا يحتاج إلا إلى ثاني أكسيد الكربون الجوي والضوء المحيط ، وكلاهما موجود في كل مكان”. “تتضمن هذه المواد كتلة من الكربون في الهواء وإصلاح ذاتي بشكل مستمر وتلقائي دون أي محفزات خارجية. بناء مع ثاني أكسيد الكربون والضوء المحيط يستخدم الطاقة المتاحة لنا اليوم. هذه هي الاستدامة التي تقلصت إلى أكثر تعريفاتها الأساسية “.

 

أحدث مختبر سترانو مؤخرًا مادة تتفاعل كيميائيًا مع ثاني أكسيد الكربون من الهواء لتنمو ، وتقوي ، بل وحتى تصلح نفسها – وعلى عكس الجهود الأخرى في المجال لمحاكاة العمليات البيولوجية الطبيعية – لا تحتاج إلى مدخلات من الخارج ، مثل الحرارة وقال العلماء إن الأشعة فوق البنفسجية أو المواد الكيميائية أو الإجهاد الميكانيكي. وكانت النتيجة بوليمرًا شبيهًا بالهلام الاصطناعي يستخدم نفس المكونات الحيوية التي تستخدمها النباتات لتسخير أشعة الشمس – البلاستيدات الخضراء – التي حصل عليها العلماء من أوراق السبانخ. البوليمر يحول باستمرار CO 2 إلى مادة الكربونية التي تعزز نفسها.

في السنوات الأخيرة ، كان الباحثون يبحثون عن طرق مبتكرة لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ، وهو غاز دفيئة قوي ينبعث من حرق الوقود الأحفوري. هذه الغازات هي التي تقود تغير المناخ والاحترار العالمي ، وغالباً ما يكون لها تأثيرات خطيرة على البشر والنظم الإيكولوجية. “مثل هذه المواد هي خطوة في الاتجاه الصحيح” ، وقال سترانو. “إنهم ليسوا محايدين للكربون فقط. إنها سلبية للكربون. ”

وصف سترانو ، زميل ما بعد الدكتوراه، سيون يونغ كواك وثمانية آخرين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد ، النتائج التي توصلوا إليها في دراسة نشرت مؤخرا في مجلة المواد المتقدمة .

عن  مادة الشفاء الذاتي ، يتكون من هيدروجيل (أخضر داكن) مضمن مع بلاستيدات خضراء مشتقة من النبات (أخضر فاتح). القاع: في ضوء النهار ، تتفاعل المادة مع ثاني أكسيد الكربون لملء الفراغ.

مجموعة أبحاث سترانو

تحلل البلاستيدات الخضراء تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الجلوكوز. لكن البلاستيدات الخضراء المعزولة غير مستقرة للغاية ، وهذا يعني أنها تميل إلى التوقف عن العمل بعد عدة ساعات من إزالة النبات. طور سترانو وزملاؤه طرقًا لزيادة العمر التحفيزي للبلاستيدات الخضراء المستخلصة بشكل كبير ، ويخططون لاستبدال هذه البلاستيدات الخضراء بمحفزات غير بيولوجية لزيادة تعزيز عملهم. وقال سترانو إن هذا  سيكون أكثر استقرارا ويستمر لفترة أطول ويقوم بنفس الوظائف.

إن المادة التي استخدمها الباحثون – وهي مصفوفة جيلات تتكون من بوليمر مصنوع من أمينو بروبيل ميثاكريلاميد (APMA) وجلوكوز ، وهو إنزيم يدعى غلوكوز أوكسيديز ، والبلاستيدات الخضراء – تصبح أقوى عندما تحتوي على الكربون. على الرغم من أنه من المتوقع أن يعمل بشكل جيد مثل حشو طلاء أو شقوق ، إلا أنه ليس قويًا بما يكفي ليصبح مادة بناء. وقال الباحثون إن هناك حاجة لمزيد من التقدم في الكيمياء وعلوم المواد قبل استخدامها على نطاق واسع في مواد البناء والمواد المركبة.

ومع ذلك ، قال العلماء إنهم قادرون بالفعل على إنتاج المادة بالطن. وقالوا إن التطبيقات التجارية المبدئية – الطلاءات الذاتية الشفاء ، وكحشو للكسر – يمكن تحقيقها في “المدى القريب”. “في أبسط أشكالها ، إنتاج هذه المواد بسيط ، ويجب أن لا يكون مكلفًا أو معقدًا” ، قال المؤلف المشارك كواك ، مضيفًا: “المواد تبدأ كسوائل. من المثير مشاهدته عندما يبدأ في النمو ويتجمع “في شكل صلب.

المرصد الرقمي

 

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى