ابتكار نسيج جديد مستوحى من الدب القطبى أخف بنسبة 30٪ من القطن وأكثر دفئًا

الدب القطبي

كتب محمد أيمن

الجمعة، 28 أبريل 2023 08:00 ص

ابتكرت مجموعة من المهندسين من UMass Amherst نسيجًا ثنائي الطبقات أخف بنسبة 30٪ من القطن ولكنه يوفر دفئًا أكبر.

أكمل ثلاثة مهندسين من جامعة ماساتشوستس أمهيرست بنجاح جهودًا استمرت 80 عامًا لإنشاء نسيج صناعي على غرار فراء الدب القطبي، تم نشر نتائج اختراعهم مؤخرًا في مجلة ACS Applied Materials and Interfaces، والخطط جارية لتحويل المادة إلى منتجات متاحة تجاريًا، وفقاً لموقع scitechdaily.

ومن المعروف أن الدببة القطبية تعيش في بعض أقسى البيئات على هذا الكوكب ولديها القدرة على تحمل درجات حرارة منخفضة تصل إلى -50 فهرنهايت في القطب الشمالي، وعلى الرغم من التعديلات العديدة التي تسمح لهم بالبقاء على قيد الحياة في هذه الظروف القاسية، منذ أربعينيات القرن الماضي، كان العلماء مفتونين بشكل خاص بأحد جوانب تشريحهم، الفراء.

وعادة نعتقد أن طريقة البقاء دافئًا هي عزل أنفسنا عن الطقس، ولكن هناك طريقة أخرى: أحد الاكتشافات الرئيسية في العقود القليلة الماضية هو أن العديد من الحيوانات القطبية تستخدم ضوء الشمس بنشاط للحفاظ على درجة حرارتها، وفراء الدب القطبي هو حالة معروفة جيدًا.

لقد عرف العلماء منذ عقود أن جزءًا من سر الدببة هو فراءها الأبيض، وقد يعتقد المرء أن الفراء الأسود سيكون أفضل في امتصاص الحرارة، ولكن اتضح أن فراء الدببة القطبية فعال للغاية في نقل الإشعاع الشمسي نحو جلد الدببة.

لكن الفراء هو نصف المعادلة فقط، هذا ما قالته كبيرة مؤلفي الدراسة، تريشا إل أندرو، أستاذة مشاركة في الكيمياء ومساعدة في الهندسة الكيميائية بجامعة UMass Amherst.

كما تشرح أندرو، فراء الدب القطبي هو في الأساس ألياف ضوئية طبيعية، تنقل ضوء الشمس إلى جلد الدببة، الذي يمتص الضوء، ويسخن الدب، ولكن الفراء أيضًا جيد بشكل استثنائي في منع الجلد الدافئ الآن من إشعاع كل هذا الدفء الذي تم الحصول عليه بشق الأنفس، وعندما تشرق الشمس، فهذا يشبه وجود بطانية سميكة تدفئ نفسها ثم تحبس هذا الدفء بجانب بشرتك.

ما فعلته أندرو وفريقها هو هندسة نسيج ثنائي الطبقة تتكون طبقته العليا من خيوط، مثل فرو الدب القطبي ، وتنقل الضوء المرئي إلى الطبقة السفلية، وهي مصنوعة من النايلون ومغطاة بمادة داكنة تسمى PEDOT، مثل جلد الدببة القطبية، يسخن بكفاءة عالية.

في الواقع، أن سترة مصنوعة من هذه المواد أخف بنسبة 30٪ من نفس الجاكيت المصنوع من القطن، ومع ذلك ستبقيك مرتاحًا عند درجات حرارة أبرد 10 درجات مئوية مما يمكن للسترة القطنية تحمله، وطالما كانت الشمس مشرقة أو الغرفة مضاءة جيدًا.

يقول ويسلي فيولا، المؤلف الرئيسي للورقة للدراسة، والذي أكمل رسالة الدكتوراه: "يستهلك تسخين الفضاء كميات هائلة من الطاقة التي غالبًا ما تكون مشتقة من الوقود الأحفوري، بينما تتألق المنسوجات الخاصة بنا كملابس خارجية في الأيام المشمسة، فإن هيكل احتجاز الضوء والحرارة يعمل بكفاءة كافية لتخيل استخدام الإضاءة الداخلية الموجودة لتسخين الجسم مباشرةً، ومن خلال تركيز موارد الطاقة على "المناخ الشخصي" حول الجسم، يمكن أن يكون هذا النهج أكثر استدامة بكثير من الوضع الراهن ".