مادة تشبه «الجيلي» تتحمل وزن الفيل

المادة التي طورها فريق جامعة كامبريدج البريطانية تعمل مثل زجاج شديد الصلابة ومقاوم للكسر على الرغم من محتواها المائي العالي (جامعة كمبرديج)

طور الباحثون مادة تشبه «الجيلي» يمكنها تحمل ما يعادل وزن الفيل عليها، وتعود تماماً إلى شكلها الأصلي، رغم أن 80 في المائة ماء، وتم الإعلان عن هذا الإنجاز أول من أمس في دورية «نيتشر ماتريال». وتبدو المادة الناعمة والقوية، التي طورها فريق جامعة كامبريدج البريطانية، وكأنها «جيلي»، لكنها تعمل مثل زجاج شديد الصلابة ومقاوم للكسر، رغم محتواها المائي العالي.
والجزء غير المائي من المادة عبارة عن شبكة من البوليمرات مرتبطة ببعضها البعض عن طريق تفاعلات «تشغيل - إيقاف» قابلة للعكس تتحكم في الخواص الميكانيكية للمادة، وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها دمج مثل هذه المقاومة الكبيرة للضغط في مادة ناعمة.
ويمكن استخدام هذا «الجيلي» في مجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة، بما في ذلك الروبوتات اللينة والإلكترونيات الحيوية أو حتى كبديل للغضاريف للاستخدام الطبي الحيوي. ولا يعد تصنيع الهلاميات المائية الشبيهة بالجيلي جديدا، ولكن الجديد في هذه الدراسة هو صنع نوع منها قادر على تحمل الضغط دون أن يتم سحقها.
ولصنع مادة بهذه المواصفات، استخدام الفريق البحثي الذي قاده الدكتور أورين شيرمان بجامعة كامبريدج، جزيئات تشبه اليقطين شكلا تسمى (cucurbituril)، وذلك لصنع هيدروجيل يمكنه تحمل الضغط، حيث تحمل هذه الجزيئات في تجويفها جزيئات أخرى تفضل البقاء داخل التجويف لفترة أطول من المعتاد، مما يحافظ على شبكة البوليمر مرتبطة بإحكام، مما يسمح لها بمقاومة الضغط.
ويقول شيرمان، وهو مدير لمختبر تخليق البوليمرات في تقرير نشره الموقع الإلكتروني للجامعة بالتزامن مع نشر الدراسة، «عند نسبة 80 في المائة من محتوى الماء، قد تعتقد أنه سينفجر مثل بالون مائي، لكنه لا ينفجر، فهو يظل سليماً ويتحمل قوى الضغط الهائلة». ويضيف جايد ماكيون، من قسم الكيمياء والمؤلف المشارك بالدراسة، «كانت الطريقة التي يستطيع بها الهيدروجيل مقاومة الضغط مفاجئة، فلم يكن مثل أي شيء رأيناه في الهلاميات المائية، ووجدنا أيضاً أنه يمكن التحكم بسهولة في مقاومة الانضغاط من خلال تغيير التركيب الكيميائي للجزيء الموجود داخل التجويف». وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها صنع الهلاميات المائية بهذه المواصفات، ويعمل باحثون من مختبر شيرمان حالياً على تطوير هذه المواد الشبيهة بالزجاج نحو التطبيقات الطبية الحيوية والإلكترونية الحيوية بالتعاون مع خبراء من الهندسة وعلوم المواد.