ابتكر العلماء في جامعة تشجيانغ في الصين أليافًا ثورية يمكنها إحداث تحول في صناعة النسيج. استلهم الفريق، بقيادة البروفيسور المشارك جاو ويوي والبروفيسور باي هاو، من الطبيعة للتغلب على قيود الإيروجيل. ونشرت النتائج التي توصل إليها الفريق في مجلة ساينس .
ومن المؤكد أن الدب القطبي هو أفضل حيوان صمم قماشًا يمكنه العزل والحفاظ على دفء مرتديه.
على الرغم من أن الهلام الهوائي التقليدي يستخدم على نطاق واسع في صناعة الطيران، إلا أنه لم يجد استخدامًا كبيرًا في الصناعات الأخرى، ويرجع ذلك جزئيًا إلى هشاشته وصعوبة معالجته. بالإضافة إلى الافتقار إلى القوة والقابلية للتمدد اللازمة للنسيج أو الحياكة في الأقمشة العملية، فإن ألياف الإيروجيل الحالية غير قابلة للغسل في الغسالة وتفقد قدرتها على العزل الحراري بسرعة في البيئات الرطبة أو الرطبة.
ومع ذلك، تطورت العديد من الحيوانات لتصبح لديها فراء متخصص يبقيها دافئة وجافة بعد العيش في بيئات شديدة البرودة لسنوات. وصمم فريق البحث ألياف الهلام الهوائي المغلفة (EAF) بهيكل صدفة، يشبه فراء الدب القطبي، مما يحسن بشكل كبير من أدائها ومتانتها.
الكشف عن أسرار الطبيعة للحصول على ألياف متطورة.
تمتلك الدببة القطبية فراء ذو هيكل يبني قوقعة فريدة حول الجسم، مما يساعد على إبقائه جافًا ودافئًا. كان هذا الإطار بمثابة نموذج لابتكار الباحثين. يوفر القلب المسامي المحاط بقشرة كثيفة عزلًا حراريًا استثنائيًا، مع الحفاظ على القوة والمرونة، وهي خصائص أساسية للحفاظ على دفء الفراء وجفافه في البيئات شديدة البرودة. ولمحاكاة هذا الهيكل، قام الفريق بتطوير ألياف بوليمر قوية من مادة الهلام الهوائي ذات مسام صفائحية، وقاموا بتغليفها بطبقة رقيقة من المطاط القابل للتمدد.
وهذا يسمح لـ EAF بالثني والالتواء، والتغلب على الهشاشة المرتبطة بهلام السيليكا التقليدي. وقال البروفيسور باي، متحدثًا لصحيفة South China Morning Post: "على الرغم من المسامية الداخلية العالية التي تزيد عن 90%، فإن أليافنا قابلة للتمدد حتى 1000% من الإجهاد، مما يتفوق بشكل كبير على ألياف الإيروجيل التقليدية، التي تتحمل حوالي 2% من الإجهاد".
من السترات الصوفية إلى بدلات الفضاء.
التطبيقات العملية لـ EAF واسعة النطاق. وأثبت الباحثون جدوى استخدام EAF من خلال نسج سترة ذات عازل حراري مماثل للسترة التقليدية، ولكن بسماكة الخمس.
وفي تجربة أجريت في بيئة تبلغ -20 درجة مئوية، أظهرت مادة القوات الجوية المصرية قدراتها العازلة الفائقة، حيث تفوقت على الصوف والقطن في الحفاظ على درجات حرارة السطح.
بالإضافة إلى ذلك، فإن ألياف EAF قابلة للغسل والصباغة، مما يجعلها مناسبة للاستخدام اليومي في المنسوجات. ويعد هذا تقدمًا كبيرًا مقارنة بجيل السيليكا الهوائي التقليدي، الذي يفقد خصائصه العازلة للحرارة في البيئات الرطبة أو الرطبة. وأكد الباحثون أن EAF يحتفظ بخصائصه حتى بعد 10000 دورة تمدد، مما يشير إلى إمكانية استخدامه متعدد الوظائف خارج الأقمشة العازلة للحرارة.
على الرغم من الإمكانات الهائلة للاستخدام في التطبيقات المدنية، سلط البروفيسور تشانغ شيويتونغ من معهد سوتشو لتكنولوجيا النانو والإلكترونيات النانوية الضوء على التحديات التي تواجه الإنتاج الضخم.
وقال: "تتمثل التحديات في كيفية تطوير تكنولوجيا الغزل السريع وحل مشكلة التصنيع المستمر اللازم للإنتاج الضخم"، مسلطًا الضوء على احتمال استخدامها "في مجالات مثل الزي العسكري وبدلات الفضاء في البيئات شديدة البرودة".
بفضل قناة Telegram الخاصة بنا، يمكنك البقاء على اطلاع دائم بما يتم نشره من مقالات السيناريوهات الاقتصادية الجديدة.
المقالة تقليد الدب القطبي للبقاء دافئًا: الحدود الجديدة لـ Airgel تأتي من Scenari Economici .