الباحث الذي طور "Kapton" بملايين الشعيرات الصغيرة: سيظل Spider-Man شخصية في الكتاب الهزلي؛ نأمل أن يصبح "شعب أبو بريص" حقيقة واقعة
يوفال درور
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/spiderman2.html
في فيلم "الرجل العنكبوت"، يتشبث البطل بالجدران والأسقف ويتسلقها كالعنكبوت، لكن من الواضح لجميع المشاهدين أن هذا تأثير محوسب، وأن الممثل غير قادر حقًا على التحرك على المسطح الأسطح. والآن، مع إعلان باحثين من المملكة المتحدة عن مادة قاموا بتطويرها، يبدو أن هذا ليس احتمالًا خياليًا تمامًا.
تم تطوير المادة، المغطاة بشعيرات صغيرة يبلغ طولها بضعة نانومترات (جزء من المليار من المتر)، من قبل باحثين بقيادة البروفيسور أندريه جيم من جامعة مانشستر في إنجلترا. حصل Gaim على الإلهام للمادة من أبو بريص، القادر على الالتصاق بالأسطح الملساء والمنحدرة.
حتى وقت قريب، كان العلماء يعتقدون أن أبو بريص يفرز مادة كيميائية لزجة من ساقيه، وبفضلها يتمكن من التعليق رأسًا على عقب. ومع ذلك، في الدراسات التي أجريت في العام الماضي، أصبح من الواضح أن قدرة أبو بريص على الالتصاق بالأسطح ترجع إلى الشعيرات المجهرية الموجودة في قدمه.
اتضح أن قدم أبو بريص بها عشرات الشعيرات التي يبلغ طولها مليونًا من المتر؛ تنقسم كل شعيرة عند طرفها إلى شعيرات فرعية يبلغ طولها عدة نانومترات. الشعيرات قادرة على الانحناء والتكيف مع المنخفضات الصغيرة الموجودة على سطح أي سطح. يؤدي هذا التعديل إلى إنشاء رابطة جذابة على المستوى الجزيئي - تُعرف باسم رابطة "فان دير فالس" - بين الشعيرات والسطح الذي تلتصق به. أي رابط من هذا القبيل يكون ضعيفًا في حد ذاته، لكن أرجل أبو بريص لها سطح يحتوي على مليارات الشعيرات النانوية، وهذه هي الطريقة التي يتم بها إنشاء تأثير الالتصاق (على غرار طريقة عمل الشريط اللاصق).
قبل بضعة أشهر، أفاد باحثون في جامعة كارنيجي ميلون أنهم بعد ثلاث سنوات من البحث، نجحوا في إنتاج شعيرات صناعية تخلق روابط جزيئية مع السطح الذي تلتصق به. تمكن Geim وفريقه من الباحثين من المضي قدمًا بخطوة أخرى: في مقال نشروه في مجلة "Nature" ذكروا أنهم أنشأوا سطحًا معقدًا
من الملايين من هذه الشعيرات الاصطناعية.
اكتشف الباحثون أن الشعيرات يجب أن تكون مرنة وناعمة حتى تتمكن من الاتصال بالأسطح الخشنة، ولكن يجب ألا تكون ضعيفة جدًا، حتى لا تنكسر. يجب أيضًا أن تكون الركيزة التي توضع عليها الشعيرات مرنة بدرجة كافية حتى يعمل النظام بأكمله بكفاءة.
الشعيرات الصناعية مصنوعة من مادة تعرف باسم كابتون؛ يبلغ طولها وقطرها ميكرون (ميكرون = جزء من مليون من المتر)؛ يتم وضعها على قطعة من الورق اللاصق تبلغ مساحتها سنتيمترًا مربعًا. كل قطعة من هذه القطع قادرة على احتواء حوالي 100 مليون شعيرة ويمكن أن تحمل كيلوغرامًا واحدًا.
وكان أول شيء علقه الباحثون في السقف لاختبار الشعيرات الصناعية هو دمية سبايدر مان التي اشتراها أحد الباحثين لهذه المناسبة. ذكرت اللعبة: "لقد قمنا بلصق السطح على راحة لعبة Spider-Man وتم لصقه دون صعوبة في السقف الزجاجي".
لا تزال هناك بعض المشاكل التي تحتاج إلى حل: تكلفة إنتاج سطح الشعر الخشن باهظة الثمن، ووقت الإنتاج طويل، وتختفي اللزوجة بعد عدة محاولات.
وبحسب غيم، فإن تطبيقات المادة الجديدة قد تكون ذات أهمية للعديد من الصناعات. قد تجد الشركات المصنعة لإطارات السيارات أن المادة توفر ثباتًا أفضل على الطريق، حتى في الظروف الجوية القاسية. قد تكون صناعة السينما مهتمة أيضًا بمادة تسمح بتسلق الجدران دون تأثيرات. لكن جايم يعتقد أن رؤية الرجل العنكبوت لا تزال بعيدة: "الرجل العنكبوت هو خيال علمي. سيبقى في ساحة القصص المصورة. آمل أن يصبح "شعب شاميت" حقيقة في المستقبل القريب."
متذوق تكنولوجيا النانو
للحصول على معلومات في الطبيعة
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~546547151~~~191&SiteName=hayadan