ألياف خفيفة الوزن لحماية الجنود من الانفجارات

قطعة من الألياف الجديدة لحماية الجنود (جامعة هارفارد)

منذ الحرب العالمية الأولى، لم تأت الغالبية العظمى من الإصابات القتالية الأميركية من جروح الأعيرة النارية ولكن من الانفجارات، ويرتدي معظم الجنود اليوم سترة ثقيلة مقاومة للرصاص لحماية جذعهم (المنطقة التي تتوسط جسم الإنسان وتتفرع منها الرقبة والأطراف العلوية والأطراف السفلية)، لكن معظم أجسامهم لا تزل معرضة للهدف العشوائي المتمثل في شظايا المتفجرات.
الآن، طور باحثون من جامعة هارفارد الأميركية، بالتعاون مع مركز جنود قيادة تطوير قدرات الجيش الأميركي القتالية (CCDC SC)، مادة خفيفة الوزن ومتعددة الوظائف من الألياف النانوية يمكنها حماية مرتديها من درجات الحرارة الشديدة والتهديدات القاتلة، ونُشر البحث أول من أمس في مجلة (ماتر).
وفي تقرير نشره الموقع الإلكتروني لجامعة هارفارد بالتزامن مع نشر الدراسة، يقول كيت باركر، أستاذ الهندسة الحيوية والفيزياء التطبيقية في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية في جامعة هارفارد، وهو ضابط احتياط برتبة مقدم في الجيش الأميركي «عندما كنت في قتال بأفغانستان، رأيت بشكل مباشر كيف يمكن للدروع الجسدية أن تنقذ الأرواح، ورأيت أيضا كيف يمكن للدروع الثقيلة أن تحد من الحركة».
ويضيف: «كجنود في ساحة المعركة، فإن المهام الأساسية الثلاث هي التحرك، وإطلاق النار، والتواصل، وإذا أعقت واحدة من هذه، فإنك تقلل من القدرة على البقاء وتعرض نجاح المهمة للخطر».
ويقول غرانت إم غونزاليز الباحث المشارك بالدراسة: «كان هدفنا تصميم مادة متعددة الوظائف يمكن أن تحمي شخصاً يعمل في بيئة قاسية، مثل رائد فضاء أو رجل إطفاء أو جندي، من التهديدات المختلفة العديدة التي يواجهونها». ومن أجل تحقيق هذا الهدف العملي، احتاج الباحثون إلى الجمع بين الحماية الميكانيكية والعزل الحراري من خلال مزج منتجين تجاريين يستخدمان على نطاق واسع في الحماية وهما (كيفلر) و(توارون) مع مواد أخرى.
وتتميز المنسوجات كيفلر وتوارون بأن لديها بنية بلورية عالية المحاذاة ويتمتعان بعزل حراري عالٍ، ودمج الفريق البحثي بوليمر إحدى هاتين المنتجين مع مادة (إيروجل) وهي مادة هلامية منخفضة الكثافة تم فيها استبدال المحتوى السائل للمادة بالغاز، وذلك لصنع ألياف طويلة ومستمرة مع تباعد مسامي بينهما.
ويقول غونزاليز: «في هذا النظام، يمكن للألياف الطويلة مقاومة التأثير الميكانيكي بينما تحد المسام من انتشار الحرارة، وهو ما أكدته التجارب المعملية».