بوليمر يتحلل ذاتياً عند تعرضه لأشعة الشمس

نجح باحثون من معهد جورجيا للتكنولوجيا في أتلانتا في تطوير نظام بوليمري قادر على الاختفاء الفوري عند التعرض لأشعة الشمس بعد إزالة البلمرة الذاتية

[ترجمة د.نحماني موشيه]

اعتمد فريق البحث نظام التحلل الخاص به على متعددات الألدهيدات الحلقية، مثل الفثالالدهيد. ويوضح الباحث الرئيسي أن كسر واحدة فقط من آلاف الروابط الكيميائية التي تشكل هذه البوليمرات الحلقية سيؤدي إلى تفكك فوري إلى المونومرات التي تشكل البوليمر. ويضيف الباحث: "تخضع المادة لعملية إزالة البلمرة الفورية في خطوة واحدة".

المشكلة تكمن في استقرار هذه المواد، كما يشير الباحث الرئيسي. ويوضح قائلاً: "البوليمرات العادية تكون مستقرة في درجة حرارة الغرفة، ولكن يجب الحصول على البوليمرات (البولي ألدهيدات) عند درجات حرارة منخفضة للغاية لأنها غير مستقرة بشكل أساسي في درجة حرارة الغرفة". وفي الوقت نفسه، من خلال تحضير البوليمرات بمستوى عالٍ جدًا من النقاء، تمكن فريق البحث من جعلها مستقرة في درجة حرارة الغرفة. وفي الخطوة التالية، طور الباحثون مواد مضافة قادرة على بدء التحلل الذاتي. المشغل عبارة عن محفز ضوئي يستجيب للأطوال الموجية في النطاق المرئي أو فوق البنفسجي ويبدأ خطوة كسر الرابطة التي تؤدي إلى إزالة بلمرة المادة ككل.

تمكن الفريق من إثبات أنه يمكن التحكم في خطوة إزالة البلمرة هذه عن بعد عن طريق تشغيل مصباح LED صغير موجود في جهاز مصنوع من البوليمر. يقول الباحث: "إن مصباح LED صغير جدًا لدرجة أنه ينهار ببساطة عندما تنهار المادة". وحتى تسخين البوليمر إلى درجة حرارة ثمانين درجة مئوية يمكن أن يبدأ عملية التحلل. يوضح الباحث: "إذا كان لديك بطارية وجهاز تسخين صغير، فما عليك سوى تسخينه قليلاً وسيتفكك تماماً". يمكن أن تستمر عملية إزالة البلمرة والتبخر من بضع ثوانٍ إلى بضع ساعات، اعتمادًا على الطريقة المستخدمة والوقت الذي يتم فيه تنشيط الجهاز من اليوم. وتمكنت مجموعة البحث أيضًا من معرفة كيفية إطلاق عملية التدمير الذاتي هذه مع تأخير زمني، بحيث يكون الجهاز مستقرًا لعدد محدد مسبقًا من الساعات.

تم استخدام المادة لصنع أجهزة كشف صغيرة تتكون من لوحة دوائر مطبوعة مصنوعة من مادة البولي ألدهيد مع جزيئات الفضة والنحاس النانوية كموصلات موصلة للكهرباء. عند تعرضها للضوء، تتعطل موصلات البوليمر وتختفي لوحة الدائرة المطبوعة. كما استخدم الفريق المادة لإثبات استخدامها في صنع مظلة يمكنها إسقاط حمولة مئات الكيلومترات وأكثر، وعند نقطة الهبوط تتفكك ببساطة وتختفي. وحاول الباحثون أيضًا صنع أجهزة أكبر. ويشير الباحث إلى أنه في العام الماضي، وضع الباحثون مظلة بوزن خمسة كيلوغرامات داخل منطاد الهيليوم ليلاً، وطاروا بها لمسافة 70 كيلومترًا وأسقطوها على مسافة قصيرة من الوجهة المقصودة. يوضح الباحث: "أضرت الشمس بالسماء واختفت الشمس للتو".

ويقول الباحث إنه إلى جانب تطبيقاتها العسكرية الواضحة، فإن لهذه المادة العديد من الاستخدامات المدنية. على سبيل المثال، الطلاءات الواقية المؤقتة التي تغطي المنتجات الاستهلاكية، أو أجهزة الكشف البيئية المصممة لمراقبة محتوى التربة في الحقول الكبيرة. يقترح الباحث: "يمكنك نثر أجهزة الكشف في الميدان، وجمع البيانات منها، ومن ثم البدء في اختفائها في نهاية الرصد". "سوف تتحلل ببساطة إلى مواد طبيعية نسبيًا ليست سامة للإنسان أو للتربة." ويشير الباحث إلى أنه يجب معالجة المخاوف المتعلقة بالتعرض للألدهيدات وهذه المواد المضافة قبل وبعد تحللها. ويضيف الباحث: "لا يوجد في المادة أي مكون معروف بأنه مادة ضارة، ولكن جميع المكونات عبارة عن مواد كيميائية ويجب الرجوع إلى نشرة سلامة المنتج الخاصة بها قبل استخدامها". "يجب التعامل مع هذه المادة بعناية، وهي ليست خاملة مثل البلاستيك العادي، لذلك يجب أن نكون حذرين في استخدامنا لها."

خبر البحث موجود على الموقع الإلكتروني للجمعية الكيميائية الأمريكية