پلاستيک هاي هوشمندي که خود درماني مي کنند
امروزه با پيشرفت دانش و دستيابي روزافزون محققان به فناوري هاي نوين، شاهد معرفي انواع و اقسام ابداعات فناورانه هستيم که وقتي با پيشوند هوشمند همراه مي شوند، توجه بيشتري را به خود جلب مي کنند. البته آنچه ارائه اين قبيل سامانه هاي هوشمند را هر روز جالب تر از پيش مي سازد، حضور آنها بر موج بلند و پرسرعت پيشرفت هاي لازم براي توسعه نيازمندي هاي کنوني ما و بالاخص مرزهاي کشف نشده اين فناوري پرقابليت در مقام پيش نيازي براي پاسخگويي نيازهاي فرداي بشر است.
در اين ميان دانش مواد و حوزه پليمرها به عنوان رکن اصلي شکل گيري مواد ترکيبي و مصنوعات نيز از ورود فناوري هاي هوشمند به عرصه خود بي نصيب نمانده و بويژه شاهد تحولاتي در حوزه هوشمند سازي و خودگرداني مواد پليمري براي دست يافتن به خواص و کارکردهاي متفاوت هستيم.از رهگذر همين تلاش ها، دانشمندان از نوع جديدي پلاستيک پرده برداري کردهاند که با ساير انواع ديگر آن تفاوتي اساسي دارد و مي تواند هنگام قرار گرفتن در معرض نور معمولي به ترميم و بهبود خودش بپردازد. صحبت از دانش مواد و بويژه شاخه پليمرهاست که از اين پس و با ابداع فناوري پليمرهاي هوشمند به صحنه مهمي براي نمايش دستاوردهاي آينده فناوري هاي ساخت و ترکيب مواد تبديل خواهد شد و بي شک با ورود مواد هوشمند و برخوردار از قابليت هاي دلخواه به ساختار مواد ترکيبي همچون پلاستيکها ميتوان چشم انتظار بروز تحولات چشمگيري در تهيه، توليد و بازيافت کالاهاي پلاستيکي بود.
البته مروري بر پليمرها و دنياي پليمري مي تواند آمادگي مناسبي براي پرداختن به ماجراي پليمرهاي هوشمند و ساز و کار آن فراهم کند. يک پليمر(بسپار) در واقع يک مولکول بزرگ يا ماکرومولکول است که از ترکيب و تکرار واحدهاي ساختماني مشابه به هم ايجاد ميشود و اين اجزاي متشابه الترکيب از طريق جوش خوردن پيوندهاي شيميايي در زماني که اتمها الکترون ها را به شراکت مي گذارند به هم متصل مي شوند. بسياري از پليمرها جزو پلاستيک ها هستند، اما ساير مواد طبيعي و مصنوعي نيز در همين رده بندي جاي مي گيرند.
شناخته شده ترين پليمرهاي مصنوعي شامل لاستيک مصنوعي، نئوپرن، نايلون، پي.وي.سي، پلي استيرن، پلي اتيلن و سيليکون مي شوند. نگاهي به اين نام هاي آشنا (که دنياي مواد ترکيبي و مصنوعي پيرامون ما را تشکيل مي دهند و تأمين نيازهاي زندگي بدون آنها کمتر امکان پذير نشان مي دهد) ما را بيش از پيش با واقعيت قلمرو مواد ترکيبي و تحولات آن نزديک ميسازد.
اين ماده جادويي مي تواند کاري کند که بسياري از محصولات پليمر بنيان دنياي اطراف ما هم طول عمرشان به درازا بکشد و هم ديرپايي و دوامشان بهبود و افزايش پيدا کند. محصولات پليمري فراوان و متنوعي از اقلام معمول خانگي نظير کيسه ها و ظروف نگهداري مواد غذايي گرفته تا تويي لاستيک ها و تجهيزات پزشکي گران قيمت و حتي بيشتر اسباب بازي هاي کودکان، تنها نمونه اي از کالاهاي پلاستيکي شکل گرفته با اين پليمرهاي هوشمند مي توانند باشند.
امروزه پلاستيکهاي لاستيک مانند سفت و بادوام در ميان هزاران قلم کالاهاي مصرفي پيدا مي شوند، اما حتي اين پلاستيکهاي قرص و محکم هم نقاط ضعفي دارند، چراکه وقتي اين مواد استفاده مي شوند نسبت به صدمات و آسيبديدگي ناشي از خراشيدگيها، برشها و سوراخها بسيار آسيبپذير نشان مي دهند. با نيمنگاهي به پيرامون خود و محيط زيست مي بينيم که در خانه، اداره، فروشگاه، صنايع و کارخانجات همه ما به نحوي از يک چرخه «آسيب و دورريز» مطابق سليقه و نگرش و فرهنگ خودمان درخصوص کالاهاي مصرفي پلاستيکي پيروي ميکنيم. مکانهاي دفن زباله و پسماندهاي شهري، انباشته از اشياي پلاستيکي دورانداخته شده اي هستند که علت رها شدن شان شکستن، بريدگي، ترک خوردن يا سوراخ شدن است و در مواقعي سبب بروز مخاطرات ايمني مي شوند.
در اين ميان و با توجه به حجم انبوه و روزافزون اشيا و کالاهاي پلاستيکي که به علت فرسودگي و آسيب از رده خارج مي شوند، نياز به ارائه موادي با قابليت ترميم و اصلاح خود به خودي بيش از هر گزينه ديگري به کانون توجه و تلاش هاي محققان براي ساخت مواد هوشمند و خودفرمان بدل شده است. پيرو همين تلاشها ديده ميشود که اکثر رويکردهاي اتخاذ شده از سوي دانشمندان براي مواد پليمر بنيان قابل علاج و بهبودپذير، نيازمند گرمايش نواحي آسيب ديده و به کار بردن وصله است. البته بايد اعتراف کرد که مهم ترين و چالش برانگيزترين بخش ماجرا همين قضيه گرمايش و نحوه دريافت و اعمال آن از سوي پليمرهاست. نکته جالبي که در مورد رويکرد تازه دانشمندان براي ابداع پليمرهاي هوشمند درمان پذير وجود دارد، تدبير متفاوتي است که براي بخش گرمايش پليمرهاي هوشمند به کار بسته اند. دانشمندان دانشگاه کيس وسترن خط مشي ديگري را در دستور کار خود قرار ميدهد و آن ارائه يک ماده لاستيک مانند خود درمانگر حاوي فلز است که قادر به جذب نور ماوراي بنفش و تبديل آن به حرارت متمرکز و موضعي است.
دانشمندان از نوع جديدي پلاستيک پرده برداري کردهاند که مي تواند هنگام قرار گرفتن در معرض نور معمولي به ترميم و بهبود خودش بپردازد.
دانشمندان آنچه توسعه داده اند را يک ماده پلاستيکي جديد متشکل از زنجيره هاي بسيار کوچک معرفي مي کنند که اين زنجيره ها به هم مي چسبند و با همگذاري و جفت شدن، زنجيره هاي بسيار بزرگ تري را تشکيل مي دهند. ولي آنچه مخصوص اين مولکول طراحي و در نظر گرفته شده است، قابليت سوا شدن و به هم ريختن هنگام قرارگرفتن در معرض نور است. براساس همين توانايي زماني که مولکول اقدام به جداسازي و اوراق کردن زنجيرهها ، مواد جدا شده به سوي پرتگاه يا شکاف جريان مييابد و به اين ترتيب سامانه بهبود ميپذيرد. گزارش اين پژوهش که در نشريه Nature منتشر شده به نکات جالب توجهي اشاره دارد که کار دانشمندان و رويکرد انتخابي شان براي منبع گرمايش و قابليت خودترميمي مولکولي را شاخص مي سازد. به عنوان نمونه استفاده از نور به اين شيوه از مزيت هايي افزون بر گرمايش مستقيم برخوردار است و مي تواند براي هدف گيري نقطه اي يا تعيين دقيق هدف در ناحيه صدمه ديده و همچنين براي ترميم و اصلاح اشيا و اهدافي که هنوز زير بار تنش و کششي هستند به کار آيد.
موضوع جالبي که دانشمندان در مورد اين دسته از مواد هوشمند خاطر نشان مي کنند، بهره گيري از پتانسيل بالقوه خود درماني و بهبودپذيري آنها براي گسترش کاربردهاي بيشتر آن است. درواقع مواد هوشمندي با قابليت ترميم و بهبود صدمات ناشي از فرآيند طبيعي استهلاک و فرسودگي مي توانند سودمندي خود را در حوزه هايي همچون حمل و نقل، ساخت و ساز، بسته بندي و بسياري کاربردهاي ديگر به اثبات برسانند. در همين رابطه برخي محققان معتقدند پليمرهاي بهبودپذير مي تواند به عنوان چاره و راهحلي براي چرخه آسيب و دورريز کالاهاي مصرفي مطرح شود که مردم برخي کشورها با شدت بيشتري با آن مأنوس هستند. ضمن اين که پليمرهاي بهبودپذير مي تواند به منزله گام اوليه اي در روند توسعه کلاسي از مواد پليمري مطرح شود که در مقايسه با مواد پليمري قابل دسترس فعلي از طول عمر بسيار بالايي برخوردارند. در اين بين اما موانعي نيز وجود دارند که بايد پشت سر گذاشته شوند تا اين تحقيق مفهومي بتواند به مرحله توليد در مقياس صنعتي خودش ترجمه شود.
بخش دانش و زندگي تبيان
منبع:
روزنامه جام جم
