عادة ما تُستخدم المواد الذكية التي تنثني، وتستشعر، وتتمدَّد، مثل الجلد البشري، في كثير من التطبيقات التي تتفاعل مع الجسم. وتتراوح التطبيقات الممكنة بين الرُّقع القابلة للتحلل بيولوجياً والتي تساعد على التئام الجروح، والإلكترونيات القابلة للارتداء، والأجهزة الروبوتية الحسّاسة للمَسّ.
- جلد إلكتروني
وفي هذا الاتجاه طوَّر علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) هلاماً مائياً مُوصّلاً للكهرباء يأخذ مواصفات التمدد والتعافي الذاتي والحساسية للإجهاد إلى آفاقٍ جديدة. وبحسب حسام الشريف، أستاذ علم المواد والهندسة في الجامعة، فإن هذه المادة تتفوق على كل الهلاميات المائية المنشورة سابقاً وتقدم وظائف جديدة.
وتتألّف المادة المُطوَرة من مركّب هلام مائي، عبارة عن سلاسل من البوليمر تحتوي على الماء، ومركّب كربيد معدني يُعرف باسم «MXene». والكربيد مركب يتكون من الكربون وعنصر أقل كهربية. وبالإضافة إلى قدرتها على التمدّد بنسبة تزيد على 3400 في المائة، يمكن للمادة العودة بسرعة إلى شكلها الأصلي، كما تلتصق بكثير من الأسطح، بما في ذلك الجلد البشري. وإذا قُطِّعَت المادة إلى أجزاء، فيمكنها إصلاح نفسها بسرعة عند إعادة وصلها.
ولفت المؤلف الأول وباحث ما بعد الدكتوراه في «مختبر حسام الشريف»، ييزو تشانج إلى أن الاختلاف في حساسية المادة للتمدّد والانضغاط يُعد اكتشافاً هائلاً؛ إذ يُضيف بُعداً جديداً لقدرة الهلاميات المائية على الاستشعار.
- تطبيقات حيوية
قد يكون هذا البُعد الجديد حاسماً في التطبيقات التي تستشعر التغيّرات في الجلد وتُحوِّلها إلى إشارات إلكترونية. وعلى سبيل المثال، يُمكن للوح رقيق من المادة يتم تعليقه على جبين المستخدِم التمييز بين تعبيرات الوجه المختلفة، مثل الابتسام أو العبوس، وقد تسمح هذه القدرة للمرضى الذين يعانون من حالات الشلل الشديد بالتحكم في المعدّات الإلكترونية والتواصل.
كما أظهرت شرائط من المادة ثُبِّتَت على الحلق، قدرة رائعة على تحويل الكلام إلى إشارات إلكترونية. وهو ما قد يساعد الأشخاص الذين يعانون من صعوبات في النطق على توصيل أصواتهم بوضوح.
ويشير المؤلف المشارك في البحث، كانجيوك لي، إلى أن هناك إمكانية حقيقية لاستخدام هذه المادة في تطبيقات الاستشعار الحيوي والتطبيقات الطبية الحيوية.
ومن ضمن التطبيقات الطبية المباشرة والمفيدة للغاية لهذه المادة، الأغطية المرنة للجروح، والتي يمكنها إطلاق جرعات من الأدوية لتعزيز الشفاء، ويمكن لصقها داخلياً على الأعضاء المريضة بالإضافة إلى لصقها خارجياً على الجلد. كما يتصور الفريق أيضاً تطوير مادة ذكية يمكنها مراقبة حجم وشكل العضو المصاب، وتعديل جرعات الأدوية التي تُطلق وفقاً للإشارات الناتجة منه.
كما يمكن لهذه المادة أن تفتح آفاقاً جديدة لتطبيقات كثيرة، خصوصاً في المجال الذي يجمع بين الاستشعار الطبي والعلاج، إضافة إلى تطبيقات مثيرة أخرى في الروبوتات. وعلى سبيل المثال يمكن استخدام المادة كي تقوم بعمل الأصابع الحساسة للَّمس في ملحقات للأجهزة الطبية.
من جهة أخرى، توجد تطبيقات محتملة للمادة في مجال مكافحة التزوير؛ إذ أثبتت ألواح من المادة، مزوَّدة بإلكترونيات مدمجة، حساسية عالية في الكشف على التوقيعات أثناء كتابتها.
- خدمة «جامعة كاوست»
