العالم- منوعات
وتشير التقارير إلى أن الهدف من هذا المشروع هو استخدام منديل تنظيف يمكنه الكشف عن وجود بكتيريا أو مسببات الأمراض بالتغيير إلى لون مختلف، أو إنتاج قناع التنفس N95 يمكنه اكتشاف وجود فيروس كورونا الجديد والاستجابة بطريقة تنبه مرتديها.
وتختبر الدكتورة كريستينا تانغ، الأستاذة المساعد في قسم الهندسة الكيميائية وعلوم الحياة في جامعة فرجينيا كومنولث طرقا جديدة لإنشاء هذه السيناريوهات عن طريق تدوير البلورات السائلة إلى ألياف تغير لونها عند درجات حرارة مختلفة.
وعملت تانغ والطلاب في فريق Vertically Integrated Projects، على مشروع مع الجيش الأمريكي لصنع ألياف بهذه الخصائص التي تبدو سحرية أو ذات صبغة حرارية. وبدلا من عجلة الغزل، يستخدم مختبر تانغ أداة غزل كهربائي في عملية قارنتها بصنع حلوى القطن. وتقوم الفوهة بتوليد المادة، ثم يتم سحبها إلى ألياف ولفها إلى صفائح.
وتحدد مجموعة تانغ كيف يمكن معالجة الألياف والبلورات السائلة بحيث يؤدي ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاضها إلى تغيير "حتى نتمكن من الحصول على اللون، ولكن بعد ذلك أيضا نفهم بشكل أساسي كيف تؤثر هذه المعالجة على تغير الطور".
وهذه "الأقمشة الذكية" مصنوعة من مواد ناعمة وخفيفة الوزن ومرنة ويمكن استخدامها في الملابس مثل التمويه أو لتطبيقات أخرى واكتشاف وجود مسببات الأمراض مثل الفيروسات. كما تم استخدامها لإنشاء أجهزة استشعار وأجهزة يمكن ارتداؤها.
وتعمل تانغ بالمقياس النانوي، حيث يكون أحد الألياف النانوية أصغر 1000 مرة من عرض شعرة الإنسان. وتشمل مجالات بحثها المواد النانوية البوليمرية الوظيفية والجسيمات النانوية.
والمواد النانوية البوليمرية مصنوعة من البلاستيك مثل النايلون أو البولي إيثيلين، نفس النوع من المواد المستخدمة في صناعة زجاجات الصودا البلاستيكية.
ويصنع مختبر تانغ ألياف نانوية غير منسوجة، تشبه حقيبة التسوق القابلة لإعادة الاستخدام، والتي يمكن إنتاجها بكميات كبيرة بسهولة.
وقالت: "نود أن نفكر في كيفية إضافة وظيفة إلى هذه المواد". وأضافت أنه في حالة قناع N95، سيعرف مرتديها "متى يتعين عليه تغييرها، بدلا من مجرد التخمين". وباستخدام مناديل التنظيف، "يمكنك الاستمرار في المسح إلى أن تتوقف عن تغيير لونها".
وفي تحقيقها في فهم الخصائص الأساسية لهذه المواد، تختبر تانغ كيفية صنع الألياف الحرارية من خلال دمج تركيبات الكريستال السائل في ألياف نانوية مغزولة كهربائيا.
وأشارت تانغ إلى أن بعض الباحثين في المجال يركزون على السوائل بينما يركز آخرون على البوليمرات. وأوضحت أن نهجها، عند تقاطع الاثنين، يطبق الطرق المستخدمة عادة للسوائل على هذه المواد.
وأضافت أن البلورات السائلة، التي تقع بين المراحل السائلة والصلبة، لها خاصية بصرية تعكس اللون، "نفس المبدأ الذي يعطي أجنحة الفراشة لونها بدلا من الأصباغ التي تمتص اللون".