محمد رضا
Moderator
أرفع 50 ألف مرة من قطر شعر الإنسان
استخراج ألياف بصرية من حرير العنكبوت!
توشك الخيوط الناعمة لحرير العنكبوت أن تحل مشكلة كبيرة في عالم الضوئيات: كيف يمكن عمل ألياف بصرية مجوفة ضيقة بشكل يسمح بنقل أشعة الضوء في داخل أسرع المدارات البصرية الصغيرة جدا؟ فلصنع تلك الألياف الدقيقة، قام يوشان يان وفريق من المهندسين من جامعة كاليفورنيا في ريفو سايد بطلاء الخيط الحريري بمادة زجاجية ثم استخلصوا الحرير بواسطة تعريضه لحرارة عالية، ويتوقع هؤلاء الباحثون بأن يصنعوا قريبا جدا أليافاً مجوفة بعرض 2 نانومتر فقط أو أرفع بخمسين ألف مرة من شعر الإنسان بالإضافة إلى تطبيقاتها المتوقعة في عالم الضوئيات فإن الألياف المصنوعة من حرير العناكب يمكن استعمالها أيضا في تقوية المجاهرالبصرية، أو يمكن إحالتها إلى أنابيب اختبار دقيقة جدا في تطوير نوع جديد من المجسات التي بإمكانها شفط الجزيئات المنفردة من المادة الكيميائية الواحدة كما يقولون، ويتم تصنيع الألياف المجوفة بعملية بسيطة خادعة، تشبه طريقة صنع الشمعات بغمس فتيل في مادة الشمع، فقد أخذ الفريق قطعاً بطول 1 سم من حرير العنكبوت من نفيلا ماداجاسكا رينسس «عنكبوت مدغشقر الضخم» وألصقوا النهايات إلى قطعة من الكرتون، ثم غمسوا الحرير بشكل مستمر في محلول من حامض سيليكات رباعي الايثيل ثم تركوا الألياف المطلية لتجف ليتم تعريضها بعد ذلك لحرارة 420 درجة مئوية لاذابة الحرير.
وقد انكمش الطلاء إلى خمس حجمه الأصلي في الفرن تاركا أنابيب سيليكية مجوفة بقطر 1 ميكرومتر فقط. الخطوة الثانية التي يسعى الفريق إلى تنفيذها ستكون لإنتاج ألياف أرفع باستعمال أدق الخيوط الحريرية المعروفة بقطر يبلغ 10 نانومتر من «ستاجو ديفوس باسيفيكوس» عنكبوت المحيط الهادي «وهو عنكبوت موطنه الشرق الأوسط ومنطقة جنوب آسيا» آخذين بعين الاعتبار الانكماش، وهذا يعني أن الحرير من هذا العنكبوت يجب أن ينتج أليافاً بقطر يبلغ حوالي 2 نانومتر، بينما يبلغ عرض أدق الألياف المجوفةالمنتجة بالطرق التقليدية حوالي25 نانومتر! وقد أعجب فيليب رسل، العالم الفيزيائي في جامعة باث في بريطانيا والذي يعتبررائد الألياف البصرية المجوفة في صناعة الاتصالات على مستوى العالم، برخص وبساطة تقنية يان، ويعتقد راسل بأن هذه التقنية ستكون مفيدة لبناء مجسات صغيرة لاستخدام الكيمياء فوق الجزيئية الغريبة التي تنتج لدى وضع مواد في أماكن صغيرة جدا.
وفي هذه الظروف، تتسارع معدلات التفاعل بشكل ملحوظ كما ستحصل تفاعلات مختلفة كليا، وتستعمل عادة قضبان كربونية صغيرة جدا في هذا المجال، ولكنها تأتي فقط في أشكال وأحجام وتراكيب محدودة نسبيا وتعطي ألياف العنكبوت مدى واسعاً للبنى والتي يمكن أن تؤالف بشكل سهل.
ويقول كريستوفر فيني عالم الكيمياء في جامعة هيريوت واث في ادنبرة بأن الألياف الجديدة يمكن تحويلها إلى مجسات «مسابير» بصرية ليفية دقيقة لكي تستعمل في المجاهر المكبرة. وتستعمل هذه المجاهر من قبل علماء الأحياء الذين يرغبون في رؤية التفاصيل الدقيقة من الأطوال الموجية للضوء بدون إفساد العينة كما يفعل المجهر الإلكتروني.
وحاليا، تعتمد مثل هذه المجاهر على «عدسات» مصنوعة من ألياف بصرية مستخرجة من أنابيب «قضبان» زجاجية رفيعة جدا ولكنها تعتبر نسبيا عريضة لأن قطرها يبلغ 100 نانومتر. ويتوقع فيني أن هذه الألياف الجديدة ستفتح آفاقا مستقبلية جديدة لعلماء الأحياء.
العرق يبرد الجسم بفعل تبخره من الجلد إلا أن الملابس تحبس هذه الرطوبة فترتفع درجة حرارة الجسم ما يؤدي الى تعرق أكثر ولتفادي ذلك يعمل صانعو الملابس على تشريب أقمشة الرياضيين بمواد معالجة للرطوبة تقوم بامتصاص قطرات العرق وتجف بسرعة وهذه هي بوادر التقانة العالية التي ستظهر في السوق
هناك عوامل عديدة تعزز صناعة هذه المنسوجات مثل (كوول ماكس) من الشركة دوبون و مويستكس من الشركة أزاهي كاساي فالمصنعون يقومون حاليا ببثق بوليسترات متطورة على شكل ألياف ذات نسبة رطوبة منخفضة في حدود 0.5 في المئة مقابل 4 في المئة في النايلون و6 الى 7 في المئة في القطن لذلك فهي تتشرب السوائل وتجف بشكل أسرع وتتيح تقنيات البثق الجديدة للصنعين انتاج ألياف ذات مقاطع عرضية غير مألوفة تسمح لقطرات العرق بالانسياب بعيدا إن صناعةقماش ابرد هي عملية متقنة تتطلب الموازنة بين عدة مواصفات على حد قول هانت كبير الباحثين الكيميائين في الشركة دوبون
وفي صناعة الملابس الرياضية الشتوية التي تبدد الرطوبة ولكنها تحتفظ بالحرارة يستخدم المصنعون اليافا مجوفة مبثوقة بطريقة خاصة بحيث تحتفظ بالهواء العازل فالشعر المكون لفرو الدب القطبي مجوف كما يلاحظ هانت ما يسمى الملابس الضاغطةالتي تساعد على تثبيت العضلات في امكنتها بدؤؤا يخلطون الياف التشريب بطيقان ضاغطة من الليكرا حتى لا تتسب الملابس الملتزة تماما في تسخين اجسام الرياضيين
يتنافس الباحثون في ايجاد اقمشة ذكية تتفاعل مع الظروف المتغيرة مثل القمصان التي يتغير لونها في ضوء الشمس والسترات المهواة التي تصبح فجأة كتيمة للماء عندما تصيبها قطرات المطر فبنيتها الاساسية الياف موصلة من البوليمرات المشوبة بمواد إضافية مثل حمض الكافور السلفوني القادر على نقل الشحنات الكهربائية فالمطر يغير الموصلية الكهربائية ومن ثم تتقلص الشوائب فيه مايؤدي الى إغلاق مسمامات النسيج
يقول كو أستاذ هندسة المواد في جامعة دركس
لكن المنتجات مازال امامها عدة سنوات على الاقل لكي تظهر في الاسواق
والتحدي الأكبر هو صناعة نسيج يتمتع بالثبات بحيث يصمد أمام تأثيرات التعرق وبالمتانة الكافية عند وضعه في أجهزة الغسيل
استخراج ألياف بصرية من حرير العنكبوت!
توشك الخيوط الناعمة لحرير العنكبوت أن تحل مشكلة كبيرة في عالم الضوئيات: كيف يمكن عمل ألياف بصرية مجوفة ضيقة بشكل يسمح بنقل أشعة الضوء في داخل أسرع المدارات البصرية الصغيرة جدا؟ فلصنع تلك الألياف الدقيقة، قام يوشان يان وفريق من المهندسين من جامعة كاليفورنيا في ريفو سايد بطلاء الخيط الحريري بمادة زجاجية ثم استخلصوا الحرير بواسطة تعريضه لحرارة عالية، ويتوقع هؤلاء الباحثون بأن يصنعوا قريبا جدا أليافاً مجوفة بعرض 2 نانومتر فقط أو أرفع بخمسين ألف مرة من شعر الإنسان بالإضافة إلى تطبيقاتها المتوقعة في عالم الضوئيات فإن الألياف المصنوعة من حرير العناكب يمكن استعمالها أيضا في تقوية المجاهرالبصرية، أو يمكن إحالتها إلى أنابيب اختبار دقيقة جدا في تطوير نوع جديد من المجسات التي بإمكانها شفط الجزيئات المنفردة من المادة الكيميائية الواحدة كما يقولون، ويتم تصنيع الألياف المجوفة بعملية بسيطة خادعة، تشبه طريقة صنع الشمعات بغمس فتيل في مادة الشمع، فقد أخذ الفريق قطعاً بطول 1 سم من حرير العنكبوت من نفيلا ماداجاسكا رينسس «عنكبوت مدغشقر الضخم» وألصقوا النهايات إلى قطعة من الكرتون، ثم غمسوا الحرير بشكل مستمر في محلول من حامض سيليكات رباعي الايثيل ثم تركوا الألياف المطلية لتجف ليتم تعريضها بعد ذلك لحرارة 420 درجة مئوية لاذابة الحرير.
وقد انكمش الطلاء إلى خمس حجمه الأصلي في الفرن تاركا أنابيب سيليكية مجوفة بقطر 1 ميكرومتر فقط. الخطوة الثانية التي يسعى الفريق إلى تنفيذها ستكون لإنتاج ألياف أرفع باستعمال أدق الخيوط الحريرية المعروفة بقطر يبلغ 10 نانومتر من «ستاجو ديفوس باسيفيكوس» عنكبوت المحيط الهادي «وهو عنكبوت موطنه الشرق الأوسط ومنطقة جنوب آسيا» آخذين بعين الاعتبار الانكماش، وهذا يعني أن الحرير من هذا العنكبوت يجب أن ينتج أليافاً بقطر يبلغ حوالي 2 نانومتر، بينما يبلغ عرض أدق الألياف المجوفةالمنتجة بالطرق التقليدية حوالي25 نانومتر! وقد أعجب فيليب رسل، العالم الفيزيائي في جامعة باث في بريطانيا والذي يعتبررائد الألياف البصرية المجوفة في صناعة الاتصالات على مستوى العالم، برخص وبساطة تقنية يان، ويعتقد راسل بأن هذه التقنية ستكون مفيدة لبناء مجسات صغيرة لاستخدام الكيمياء فوق الجزيئية الغريبة التي تنتج لدى وضع مواد في أماكن صغيرة جدا.
وفي هذه الظروف، تتسارع معدلات التفاعل بشكل ملحوظ كما ستحصل تفاعلات مختلفة كليا، وتستعمل عادة قضبان كربونية صغيرة جدا في هذا المجال، ولكنها تأتي فقط في أشكال وأحجام وتراكيب محدودة نسبيا وتعطي ألياف العنكبوت مدى واسعاً للبنى والتي يمكن أن تؤالف بشكل سهل.
ويقول كريستوفر فيني عالم الكيمياء في جامعة هيريوت واث في ادنبرة بأن الألياف الجديدة يمكن تحويلها إلى مجسات «مسابير» بصرية ليفية دقيقة لكي تستعمل في المجاهر المكبرة. وتستعمل هذه المجاهر من قبل علماء الأحياء الذين يرغبون في رؤية التفاصيل الدقيقة من الأطوال الموجية للضوء بدون إفساد العينة كما يفعل المجهر الإلكتروني.
وحاليا، تعتمد مثل هذه المجاهر على «عدسات» مصنوعة من ألياف بصرية مستخرجة من أنابيب «قضبان» زجاجية رفيعة جدا ولكنها تعتبر نسبيا عريضة لأن قطرها يبلغ 100 نانومتر. ويتوقع فيني أن هذه الألياف الجديدة ستفتح آفاقا مستقبلية جديدة لعلماء الأحياء.
العرق يبرد الجسم بفعل تبخره من الجلد إلا أن الملابس تحبس هذه الرطوبة فترتفع درجة حرارة الجسم ما يؤدي الى تعرق أكثر ولتفادي ذلك يعمل صانعو الملابس على تشريب أقمشة الرياضيين بمواد معالجة للرطوبة تقوم بامتصاص قطرات العرق وتجف بسرعة وهذه هي بوادر التقانة العالية التي ستظهر في السوق
هناك عوامل عديدة تعزز صناعة هذه المنسوجات مثل (كوول ماكس) من الشركة دوبون و مويستكس من الشركة أزاهي كاساي فالمصنعون يقومون حاليا ببثق بوليسترات متطورة على شكل ألياف ذات نسبة رطوبة منخفضة في حدود 0.5 في المئة مقابل 4 في المئة في النايلون و6 الى 7 في المئة في القطن لذلك فهي تتشرب السوائل وتجف بشكل أسرع وتتيح تقنيات البثق الجديدة للصنعين انتاج ألياف ذات مقاطع عرضية غير مألوفة تسمح لقطرات العرق بالانسياب بعيدا إن صناعةقماش ابرد هي عملية متقنة تتطلب الموازنة بين عدة مواصفات على حد قول هانت كبير الباحثين الكيميائين في الشركة دوبون
وفي صناعة الملابس الرياضية الشتوية التي تبدد الرطوبة ولكنها تحتفظ بالحرارة يستخدم المصنعون اليافا مجوفة مبثوقة بطريقة خاصة بحيث تحتفظ بالهواء العازل فالشعر المكون لفرو الدب القطبي مجوف كما يلاحظ هانت ما يسمى الملابس الضاغطةالتي تساعد على تثبيت العضلات في امكنتها بدؤؤا يخلطون الياف التشريب بطيقان ضاغطة من الليكرا حتى لا تتسب الملابس الملتزة تماما في تسخين اجسام الرياضيين
يتنافس الباحثون في ايجاد اقمشة ذكية تتفاعل مع الظروف المتغيرة مثل القمصان التي يتغير لونها في ضوء الشمس والسترات المهواة التي تصبح فجأة كتيمة للماء عندما تصيبها قطرات المطر فبنيتها الاساسية الياف موصلة من البوليمرات المشوبة بمواد إضافية مثل حمض الكافور السلفوني القادر على نقل الشحنات الكهربائية فالمطر يغير الموصلية الكهربائية ومن ثم تتقلص الشوائب فيه مايؤدي الى إغلاق مسمامات النسيج
يقول كو أستاذ هندسة المواد في جامعة دركس
لكن المنتجات مازال امامها عدة سنوات على الاقل لكي تظهر في الاسواق
والتحدي الأكبر هو صناعة نسيج يتمتع بالثبات بحيث يصمد أمام تأثيرات التعرق وبالمتانة الكافية عند وضعه في أجهزة الغسيل
