يمكن استخدام الطبيعة كمصدر للإلهام للتكنولوجيا الذكية والمبتكرة.
بقلم: يائيل هالفمان كوهين
الطبيعة هي مصدر المعرفة والإلهام للمواد الذكية والمبتكرة والبيئية. تنتج الكائنات الحية أنسجتها في ظل الظروف البيئية باستخدام المواد والطاقة المحلية. ولهذه المواد وظائف متنوعة، تفوق في بعض الأحيان وظيفة المواد الاصطناعية الاصطناعية في أدائها. يتم تحقيق الميزة البيولوجية عادة من خلال الأنسجة على مستوى النانو وباستخدام العناصر والترتيب الذري الفريد.
أحد الأمثلة على ذلك هو المواد التي تمنع تطور الشقوق. تتمتع قشرة اللؤلؤ بقدرة غير عادية على صد الشقوق، على الرغم من أنها تتكون بشكل أساسي من الطباشير. حدد باحثون من جامعة ماكجيل في كندا نظامًا من الشقوق الدقيقة بين الصفائح الهشة من كربونات الكالسيوم، المملوءة ببوليمر لزج، والتي - بحسب الباحثين - تمنع تطور شقوق أكبر عن طريق تحويل الأحمال وتوزيعها. وقام الباحثون بتقليد مجموعة الشقوق التي اكتشفوها في محار اللؤلؤ. لقد أنشأوا مجموعة ثلاثية الأبعاد من الشقوق المجهرية في الزجاج وملأوها بمادة البولي يوريثين. هذا الزجاج أقوى 200 مرة من الزجاج العادي. يتشوه الزجاج المقسى تحت الضغط دون أن ينكسر، لذلك فهو مثالي للنوافذ والمعدات الإلكترونية والأواني الزجاجية. ويعتقد الفريق أنه يمكن تطبيق استراتيجية مماثلة على مواد هشة أخرى مثل السيراميك. في الخطوة التالية، يهتم الباحثون باختبار ما إذا كانت الشقوق الصغيرة بدون حشو ستوقف أيضًا تطور الشقوق (على الرغم من أن الشقوق الصغيرة في نموذج المحار الطبيعي مملوءة). إذا تبين أن وجود شقوق صغيرة وحدها دون حشوة يكفي لإيقاف الشقوق، سيكون من الممكن منع دمج مادة البولي يوريثين المحددة كمادة مسرطنة، وبالتالي هناك أولوية لإزالتها من الزجاج.
مثال آخر هو المواد الناعمة للغاية التي تمنع تطور السوائل والأغشية الحيوية. نبات الإبريق له شكل إبريق ناعم بشكل خاص. ويمكن الافتراض أن هذه الخاصية تساعده على التقاط الحشرات التي يتغذى عليها (وهو نبات آكل اللحوم). تمت دراسة المصنع من قبل المهندسين في معهد ويس بجامعة هارفارد. الطيات المجهرية التي تحمل الماء وتنتج طبقة رقيقة من الماء على السطح هي المسؤولة عن السطح الأملس للإبريق. تبنى الباحثون الفكرة، وقاموا بإنشاء سطح به فوهات دقيقة، تحمل سائل التشحيم. السطح أملس للغاية لدرجة أنه حتى النفط الخام والأسفلت السائل يتدحرجان عليه. على عكس الأسطح الأخرى الكارهة للماء، يمكن لهذا السطح أن يشفي نفسه بنفسه، حيث يملأ سائل التشحيم الخدوش عند حدوثها. يمكن تطبيق استراتيجية الفوهات التي تحمل السائل على أسطح إضافية، ولها القدرة على تطبيق تطبيقات إضافية مثل مضادات البكتيريا، ومكافحة الجليد، وإزالة المواد الكيميائية والسوائل، ومنع التآكل، وإزالة الآفات والقراد. يتم تسويق هذه التقنية حاليًا من خلال تقنيات SLIPS (الأسطح المسامية المملوءة بالسائل الزلق).
تعليقات 3
عساف، سأكتفي بورق العنب المحشي.
- يعرف كل صانع أقفال أنه لمنع انتشار الشقوق، يتم حفر ثقب في النهاية...
- يستخدم نبات الإبريق كطعام (لذيذ) عندما يتم حشوه بالأرز واللحم...
يائيل هيلفمان، أعتقد أنه عندما يتم استخدام مصطلحات في المقالة لا يعرفها أي قارئ تقريبًا مثل "الأغشية الحيوية"، فمن المناسب أن نشرح في بضع كلمات ما يدور حوله ولا نتوقع من القارئ أن يذهب في منتصف القراءة للبحث في جوجل أو ويكيبيديا عما تقصده.