زرد ذكي يتحول من صلبٍ إلى مرنٍ انصياعاً للأمر
يقول المهندسون إن النسيج الجديد يمكن أن يمهد الطريق لهياكل خارجية تكيُّفية أو قوالب للعظام المكسورة
في أفلام باتمان يؤدي رداء الفارس الأسود Dark Knight خدعاً رائعة. في معظم الأوقات يرفرف رداؤه خلفه في حين يكوِّم اللصوص التعساء بعضهم فوق بعض، ولكن عندما يحتاج باتمان إلى الهروب بسرعة، يمكنه القفز من مبنى واستخدام ردائه مثل شراع يرحل به في ظلام الليل. وهكذا يكون رداؤه مرة مرناً وأخرى صلباً. وهذه خدعة رائعة نجح مهندسون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا Caltech ومختبر الدفع النفاث Jet Propulsion Laboratory (اختصاراً: المختبر JPL) في تقليدها حالياً في العالم الحقيقي.
هذه المادة، المستوحاة من الزرد، يمكن أن تنتقل من كونها قابلة للطي تشبه السوائل إلى شكل صلب محدَّد لدى الضغط عليها. ويأمل الباحثون الذين يقفون وراء هذا الاختراع استخدامَ هذه التقنية كنسيج ذكي للهياكل الخارجية، أو حتى كجبيرة قابلة للتكييف لجبر طرف مكسور والحفاظ على العظام في وضعيتها المطلوبة.
”في أحد العروض التوضيحية، كان القماش قادراً على تحمُّل حمولة تزيد على وزنه 50 مرة“
تشرح كيارا دارايو Chiara Daraio، أستاذة الهندسة الميكانيكية والفيزياء التطبيقية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، أن الفيزياء الكامنة وراء التكنولوجيا ستكون مألوفة لأي شخص يشتري البُن المطحون في كيس مفرَّغ من الهواء. وتقول: ”فنتخيل القهوة في كيس محكم الإغلاق. عندما تكون معبأة تبدو صلبة، بفضل عملية نسميها “الحشر” Jamming. ولكن بمجرد فتح العبوة، لا تعود حبيبات القهوة محشورة بعضها فوق بعض، ويمكن سكبها كأنها سائل“.
لاكتشاف الزرد الأكثر مرونة في حالة الراحة والأكثر صلابة تحت الضغط، لجأ الفريق إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد للحصول على تكوينات مختلفة من الجسيمات المترابطة واختبروا كلاً منها عن طريق المحاكاة الحاسوبية. فاكتشفوا أنه كلما زاد متوسط عدد المرات التي تترابط بها الجسيمات– وهي تلك التي تحتوي على حلقات أو مربعات- زاد الفرق بين مدى مرونة المادة وصلابتها في حالتيها هاتين. في أحد العروض التوضيحية، كان القماش قادراً على تحمل حمولة تزيد على وزنه 50 مرة.
في بحث موازٍ، تفحص دارايو وفريقها شرائط من البوليمرات التي تنكمش عند تسخينها. يمكن نسج هذه الشرائط بهذا الشكل الجديد من الزرد لتكوين أجسام صلبة- مثل الجسور– تُطوى وتصير مسطحة تماماً عند عدم الحاجة إليها. وهي تقترح أن المادتين اللتين تعملان معاً يمكنهما أيضاً إنشاء روبوتات يمكنها التحول إلى أشكال مختلفة لحل مشكلات مختلفة.
أنسجة نشطة مناخياً ابتكر
باحثون في مختبر التجميع الذاتي التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT’s Self-Assembly Lab منسوجات “نشطة مناخيا” Climate-active. على ما يبدو صُمِّمت المواد لتناسب الطقس المتقلب في المملكة المتحدة، فهي تستجيب للتغيرات في درجات الحرارة فتنكمش في البرد لسد الفجوات في النسيج، ثم تسترخي في الجو الحار لتتيح للجلد أن يتنفس.
طباعة رباعية الأبعاد
الطباعة رباعية الأبعاد 4D printing هي ما يحدث عند إضافة مواد إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد تغيِّر شكلها بوجود الماء أو الحرارة. هذا يعني أنه يمكنك، على سبيل المثال، تشكيلُ أنابيب تتمدد عندما يكون الجو بارداً لتجنب تصدعها بفعل الجليد
أجنحة قابلة للتعديل
الألياف الكربونية Carbon fibre التي تغير شكلها عند تعرضها للحرارة أو الماء تخلق مادة قوية يمكنها الاستجابة للبيئة. تحتوي إحدى سيارات السباق القانونية في الشوارع على جناح خلفي يُفتح أو يُغلق بحسب المطر، مما يولِّد مزيداً من القوة السُّفلية لدى وجود رطوبة لتحسين قوة الجر في الإطارات الخلفية.
