ابتكار مذهل.. مادة جديدة تتفوق على المعادن والزجاج تنهي عصر البلاستيك!
وتعود أسباب تلوث البلاستيك لأن البوليمرات الاصطناعية التقليدية تتحلل إلى جزيئات بلاستيكية دقيقة، مطلقةً مواد كيميائية ضارة مثل بيسفينول أ (BPA) والفثالات والمواد المسرطنة، استخدم فريق البحث بدائل مستدامة، بقيادة محمد مقصود رحمن، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية والفضائية بجامعة هيوستن والأستاذ المساعد في علوم المواد والهندسة النانوية بجامعة رايس، السليلوز البكتيري - أحد أكثر البوليمرات الحيوية وفرةً ونقاءً على وجه الأرض - كبديل قابل للتحلل الحيوي وفق موقع ساينس ديلي.
عادةً ما تتشكل ألياف السليلوز البكتيرية عشوائياً، مما يحد من قوتها الميكانيكية ووظائفها، بفضل تسخير ديناميكيات السوائل المُتحكم بها داخل مفاعلهم الحيوي الجديد، حقق الباحثون محاذاةً موضعيةً لألياف السليلوز النانوية، مما أدى إلى إنتاج صفائح ذات قوة شد تصل إلى 436 ميجا باسكال.
وعلاوة على ذلك، أدى دمج رقائق نانوية من نتريد البورون أثناء عملية التخليق إلى إنتاج مادة هجينة ذات قوة أكبر - حوالي 553 ميجا باسكال - وتحسين الخصائص الحرارية، مما يدل على معدل تبديد الحرارة أسرع بثلاث مرات من عينات التحكم.
"يُمكّن هذا النهج الديناميكي للتخليق الحيوي من إنتاج مواد أقوى ذات وظائف أفضل، وتتيح هذه الطريقة دمجاً سهلاً لمختلف الإضافات النانوية مباشرةً في السليلوز البكتيري، مما يُتيح تخصيص خصائص المواد لتطبيقات مُحددة" وفق السعدي.
ويشير إلى أن عملية التخليق تُشبه في جوهرها تدريب مجموعة بكتيرية مُنظّمة، فبدلاً من جعل البكتيريا تتحرك عشوائياً، نُوجّهها للتحرك في اتجاه مُحدّد، مما يُنظّم إنتاجها للسليلوز بدقة، هذه الحركة المُنظّمة وتعدد استخدامات تقنية التخليق الحيوي تُمكّننا من هندسة كلٍّ من المحاذاة وتعدد الوظائف في آنٍ واحد".
وتحمل هذه العملية القابلة للتطوير والتي تتكون من خطوة واحدة إمكانات كبيرة للعديد من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك المواد الهيكلية وحلول الإدارة الحرارية والتعبئة والتغليف والمنسوجات والإلكترونيات الخضراء وأنظمة تخزين الطاقة.
يتميز البحث بأنه متعدد التخصصات فيجمع بين علوم المواد والبيولوجيا والهندسة النانوية، ونتوقع أن تصبح هذه الصفائح السليلوزية البكتيرية القوية ومتعددة الوظائف والصديقة للبيئة منتشرة في كل مكان، لتحل محل البلاستيك في مختلف الصناعات، وتساعد في التخفيف من الضرر البيئي".
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
اليمن الآن
٢٥-٠٧-٢٠٢٥
- اليمن الآن
ابتكار بلاستك "ثوري" ينقل الحرارة بكفاءة تفوق الفولاذ وتعزل الكهرباء
في إنجاز علمي قد يغير شكل الإلكترونيات الحديثة، تمكن باحثون من جامعة نورت إيسترن الأميركية -بالتعاون مع مختبر أبحاث الجيش- من تطوير نوع جديد من البلاستيك يتمتع بخاصية فريدة، وهي القدرة على نقل الحرارة بكفاءة تفوق الفولاذ المقاوم للصدأ، مع وزن أقل بـ4 مرات. حل مبتكر المادة الجديدة تقدم حلاً مبتكرًا، حيث تمكن الباحثون من صنع بلاستيك موصل للحرارة وفي نفس الوقت عازل للكهرباء. وهذا يعني أنه يمكن استخدامه لتبريد المكونات الإلكترونية دون خوف من حدوث دوائر كهربائية قصيرة، كما أنه لا يحجب إشارات الراديو أو شبكات الجيل الخامس، مما يجعله مثالياً لأجهزة الاتصالات الحديثة. وقد اعتمد فريق البحث على الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء بنية دقيقة بداخل البلاستيك، وزرع جزيئات سيراميكية صغيرة فيه. وبعد ذلك، استخدموا عملية تسخين خاصة لتشجيع الجسيمات على تكوين "شبكات بلورية" تربط الجسيمات ببعضها البعض، وتصنع مسارات سلسة لنقل الحرارة، وقد نتج عن ذلك بلاستيك يتمتع بقدرة على تبديد الحرارة أسرع من الفولاذ. ولطالما عُرف البلاستيك كعازل للحرارة، مما يحدّ من استخدامه في الأجهزة التي تولد حرارة عالية مثل الهواتف الذكية وأجهزة الحاسوب والخوادم العملاقة. فعندما ترتفع حرارة المعالجات، تبطئ الأجهزة عملها أو تتوقف تمامًا لحماية نفسها. ولحل هذه المعضلة، عادةً ما يلجأ المصنعون إلى استخدام معادن مثل الألمنيوم أو النحاس لنقل الحرارة بعيدًا عن الأجزاء الحساسة. ولكن هذه المعادن ثقيلة ويمكن أن تعيق التصميمات الحديثة، أما البلاستيك فيعيق نقل الحرارة بعيدا، ومن ثم يرفع من حرارة تلك الأجزاء الحساسة. تطبيقات واعدة وبحسب بيان صحفي رسمي صادر من جامعة نورث ويسترن، فإن المادة الجديدة قد تُحدث ثورة في عدة صناعات: الإلكترونيات والأجهزة الذكية: يمكن استخدام البلاستيك في تبديد حرارة المعالجات داخل الهواتف وأجهزة التابلت واللابتوب. وبخلاف المعادن، وهذه المادة لا تعزل إشارات واي فاي أو شبكة الهواتف، مما يجعلها مثالياً للأجهزة المحمولة. مراكز البيانات: يساعد البلاستيك في إدارة الحرارة داخل مراكز البيانات، حيث ترتفع درجات الحرارة بسبب تشغيل آلاف الخوادم بشكل متواصل. وبفضل وزنه الخفيف وسعره المنخفض مقارنة بالمعادن، سيكون البلاستيك فعالاً في بناء أنظمة تبريد أكثر كفاءة. السيارات الكهربائية: يُستخدم البلاستيك لتبريد بطاريات السيارات الكهربائية ومنع ارتفاع حرارتها بشكل قد يؤدي إلى "الانهيار الحراري" أو حتى الاشتعال، كما يتيح تصميم سيارات أخف وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. الأجهزة العسكرية والفضائية: يمكن البلاستيك تبريد أجهزة الرادار وحساسات الطائرات بدون طيار دون التأثير على إرسال واستقبال الإشارات اللاسلكية. وهو مناسب جدًا للأقمار الصناعية، حيث يلزم وجود مواد خفيفة الوزن وموصلة للحرارة. المعدات الطبية: يمكن استخدامه في تبريد الأجهزة الطبية الحساسة مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي أو الليزر الجراحي، حيث يُفضل تجنب المعادن بسبب تداخلها مع المجالات المغناطيسية. ويفترض أن يبدأ العلماء قريبا في تجارب على نسخ عملية من هذا البلاستيك، وإذا نجحت تلك التجارب يمكن نقله من مستوى التجارب المعملية إلى مستوى الصناعة
اليمن الآن
٢٣-٠٧-٢٠٢٥
- اليمن الآن
ابتكار مذهل.. مادة جديدة تتفوق على المعادن والزجاج تنهي عصر البلاستيك!
في عصر العلم والتكنولوجيا يسعى العلماء لتسخير الثورة العلمية الهائلة في إنتاج مواد صديقة للبيئة، فقد ابتكر علماء من جامعتي رايس وهيوستن مادة جديدة قوية بقوة المعادن ومرونة البلاستيك، دون تلوث، عن طريق استخدام مفاعل حيوي دوار، حوّلوا أنقى بوليمر حيوي على وجه الأرض إلى بديل عالي الأداء للبلاستيك، قادر على حمل الحرارة، وإحداث نقلة نوعية في صناعة التغليف والإلكترونيات، وتخزين الطاقة. وتعود أسباب تلوث البلاستيك لأن البوليمرات الاصطناعية التقليدية تتحلل إلى جزيئات بلاستيكية دقيقة، مطلقةً مواد كيميائية ضارة مثل بيسفينول أ (BPA) والفثالات والمواد المسرطنة، استخدم فريق البحث بدائل مستدامة، بقيادة محمد مقصود رحمن، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية والفضائية بجامعة هيوستن والأستاذ المساعد في علوم المواد والهندسة النانوية بجامعة رايس، السليلوز البكتيري - أحد أكثر البوليمرات الحيوية وفرةً ونقاءً على وجه الأرض - كبديل قابل للتحلل الحيوي وفق موقع ساينس ديلي. عادةً ما تتشكل ألياف السليلوز البكتيرية عشوائياً، مما يحد من قوتها الميكانيكية ووظائفها، بفضل تسخير ديناميكيات السوائل المُتحكم بها داخل مفاعلهم الحيوي الجديد، حقق الباحثون محاذاةً موضعيةً لألياف السليلوز النانوية، مما أدى إلى إنتاج صفائح ذات قوة شد تصل إلى 436 ميجا باسكال. وعلاوة على ذلك، أدى دمج رقائق نانوية من نتريد البورون أثناء عملية التخليق إلى إنتاج مادة هجينة ذات قوة أكبر - حوالي 553 ميجا باسكال - وتحسين الخصائص الحرارية، مما يدل على معدل تبديد الحرارة أسرع بثلاث مرات من عينات التحكم. "يُمكّن هذا النهج الديناميكي للتخليق الحيوي من إنتاج مواد أقوى ذات وظائف أفضل، وتتيح هذه الطريقة دمجاً سهلاً لمختلف الإضافات النانوية مباشرةً في السليلوز البكتيري، مما يُتيح تخصيص خصائص المواد لتطبيقات مُحددة" وفق السعدي. ويشير إلى أن عملية التخليق تُشبه في جوهرها تدريب مجموعة بكتيرية مُنظّمة، فبدلاً من جعل البكتيريا تتحرك عشوائياً، نُوجّهها للتحرك في اتجاه مُحدّد، مما يُنظّم إنتاجها للسليلوز بدقة، هذه الحركة المُنظّمة وتعدد استخدامات تقنية التخليق الحيوي تُمكّننا من هندسة كلٍّ من المحاذاة وتعدد الوظائف في آنٍ واحد". وتحمل هذه العملية القابلة للتطوير والتي تتكون من خطوة واحدة إمكانات كبيرة للعديد من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك المواد الهيكلية وحلول الإدارة الحرارية والتعبئة والتغليف والمنسوجات والإلكترونيات الخضراء وأنظمة تخزين الطاقة. يتميز البحث بأنه متعدد التخصصات فيجمع بين علوم المواد والبيولوجيا والهندسة النانوية، ونتوقع أن تصبح هذه الصفائح السليلوزية البكتيرية القوية ومتعددة الوظائف والصديقة للبيئة منتشرة في كل مكان، لتحل محل البلاستيك في مختلف الصناعات، وتساعد في التخفيف من الضرر البيئي".
اليمن الآن
١٧-٠٧-٢٠٢٥
- اليمن الآن
هل تخيلت يوماً أن الآيس كريم القادم الذي ستأكله قد يكون بنكهة البلاستيك؟
لم يعد هذا خيالاً علمياً! في اكتشاف مذهل، تمكن باحثون من جامعة إدنبرة من تحويل النفايات البلاستيكية إلى نكهة الفانيليا اللذيذة باستخدام بكتيريا معدلة وراثيًا! كيف يعمل هذا السحر؟ اقرأ المزيد... توزيع تمور بدعم سعودي في محافظة المهرة 17 يوليو، 2025 ( 12:03 مساءً ) الخارجية الهندية تضغط لتوقيف حكم إعدام بحق مواطنة من رعاياها في صنعاء 17 يوليو، 2025 ( 12:00 مساءً ) ببساطة، قام العلماء بهندسة بكتيريا 'إي كولاي' (E. coli) لتتغذى على مادة كيميائية تُستخرج من عبوات البلاستيك الشائعة (PET)، وتحولها إلى 'الفانيلين'، وهو المركب المسؤول عن طعم ورائحة الفانيليا التي نحبها. لقد نجحوا في تحويل زجاجة بلاستيكية فعلية إلى هذه النكهة! لماذا هذا الاكتشاف مهم جدًا؟ يواجه العالم أزمة ضخمة مع إنتاج حوالي 50 مليون طن من نفايات البلاستيك سنوياً. هذه الطريقة لا تقوم فقط بـ 'إعادة تدوير' البلاستيك، بل تحوله إلى منتج ذي قيمة عالية، مما يدعم الاقتصاد الدائري. بالطبع، لا يزال المنتج بحاجة لمزيد من الاختبارات للتأكد من سلامته للاستهلاك البشري، لكنه يمثل خطوة ثورية نحو حل أزمة البلاستيك بطريقة… 'لذيذة' جدًا! مستقبل جديد بنكهة مبتكرة لإعادة التدوير!
