باحثون يصنعون عضلات اصطناعية جديدة ذاتية الترميم

استطاع العلماء تصنيعَ مادةٍ استثنائيةٍ يمكنها -على حدّ زعمهم- فعل أشياء تعجز عنها المواد الأخرى، إذ تسلك سلوكاً ناقلاً أيونياً، وترمّم ذاتها في نفس الوقت أيضاً. قامت مجموعة الباحثين من جامعتي كاليفورنيا ريفرسايد وكولورادو بنشر اكتشافاتهم في مجلة Advanced Materials.
هذه المادة منخفضةُ التكلفة وشفافةٌ ومرنةٌ للغاية، حيث يمكن مدّها حتى خمسين مرةٍ ضعف طولها الأصلي دون فقدانها لوظيفتها. بعد أن تتعرض للقص، يمكنها ترميم نفسها تماماً خلال 24 ساعة ضمن حرارة الغرفة. في الحقيقة، عندما توضع النهايتان المقطوعتان إلى جانب بعضهما، تقوم المادة بوصل النهايتين معاً خلال خمس دقائق فقط. هذه الخصائص المميزة قادت بعضهم لمقارنة المادة الجديدة مع قدرات التجدُّد الخارقة لشخصية وولفرين من فيلم إكس-مِن.
لكننا قد رأينا المواد ذاتية الترميم من قبل. المُذهل في هذه المادة الجديدة هو قدرتها على نقل الكهرباء عبر تدفق الأيونات (الشوارد)، حيث عادةً ما تسبّب مثلُ هذه الخاصيّة في إضعاف الروابط للبوليميرات ذاتية الترميم.
قال البروفسور تشاو وانج من جامعة كاليفورنيا ريفرسايد، أحد كتّاب الدراسة: "كان تصنيع مادةٍ بكل هذه الخصائص لغزاً استمر لعدة سنوات".
بهدف تركيب هذه المادة، قام الفريق بالاستفادة من قوى الأيونات ثنائية القطبية. من خلال دمج بوليميرٍ قطبيٍ مرنٍ مع ملحٍ شديد الشاردية، استطاع الفريق صُنع مادةٍ بروابط لا تتفكّك عند تعريضها للكهرباء.

الإلكترونيات المتجدّدة
بسبب امتلاكها لعدة خصائص، تم اختبار المادة المقتبسة عن شخصية وولفرين لتغذية محركٍ مطاطيٍ معزول. بعبارةٍ أخرى، تم اختبارها فيما إذا كانت تصلح للعمل كعضلةٍ اصطناعية. طبعاً، العضلات الاصطناعية هي مواد تستجيب للمحفزات الخارجية: الكهربائية أو الفيزيائية أو الحرارية، عبر التمدد أو التقلص أو الدوران.
تم تكوين هذه العضلة الاصطناعية من طبقتين من المادة المركّبة الجديدة، يتوسطهما غشاءٌ من بوليميرٍ آخر شفافٍ غير ناقل. عندما أُرسلت الإشارات الكهربائية كمحفز، استجابت العضلة وفقاً لذلك. أيضاً، عندما شُطرت منطقةٌ محددةٌ من العضلة، قامت طبقاتها بترميم ذاتها بشكلٍ مذهلٍ دون تدخلٍ خارجي، وبدون فقدان وظائفها، وهذا يشابه عمليات التئام الجروح.
يرى وانج مستقبلاً واعداً لمنتج الفريق، ويقول: "بدأنا للتو باستكشاف التطبيقات الممكنة لهذه المادة".
يعتقد الفريق أيضاً بأن المادة الجديدة يمكن استخدامها لتحسين البطاريات والأجهزة الإلكترونية والروبوتات. على سبيل المثال: يمكن للروبوتات إصلاح نفسها بعد التعرض لعطلٍ ميكانيكي، ويمكن إطالة عمر بطاريات الليثيوم المستخدمة في الإلكترونيات والسيارات الكهربائية بشكلٍ كبير، كما يمكن تحسين المستشعرات الحيوية الطبية والبيئية بشكلٍ كبيرٍ أيضاً.