اگه تا حالا به اینکه چرا برگا آب رو قطره‌قطره روشون نگه می‌دارن، یا چرا بعضی سنگا رنگای متفاوت دارن فکر کردی، بدون که دقیقاً همین سوالای ساده بوده که دکتر شو یانگ، استاد و رئیس بخش مهندسی مواد دانشگاه پنسیلوانیا رو از بچگی بهشون جذب کرد. شو یانگ یکی از اون آدم‌هایی‌ـه که National Geographic بهش لقب “تغییر‌دهنده فوق‌العاده” رو داده، چون واقعاً داره فرق می‌ذاره تو علم!
دکتر یانگ حسابی عاشق کنجکاوی و نگاه علمی به دنیای اطرافشه. خودش تعریف می‌کنه که از کوچیکی تو چین مدام می‌رفته بیرون، همه‌چی رو ورانداز می‌کرده و دنبال جواب این پرسش‌ها بوده که چرا بعضی چیزها اونطوری‌ان که ما می‌بینیمشون.
هرچند امروز کارش تو آزمایشگاه دیگه فقط سؤال پرسیدن نیست، بلکه حسابی داره با مواد جدید (مثلاً پلیمر یعنی پلاستیک‌های خاص، ژل، کریستال مایع و کامپوزیت که ترکیبی از چند جور ماده‌ست) سروکله می‌زنه تا بتونه جوابشون رو وارد زندگی واقعی کنه.
حالا جالب اینجاست که قلب کار دکتر شو یانگ روی موضوعی به اسم «بیومیمکری» می‌زنه. بیومیمکری یعنی الهام گرفتن از طبیعت برای طراحی و ساختن مواد و تکنولوژی‌های جدید؛ مثلاً دیدن اینکه پوست فیل چه ویژگی‌هایی داره یا مخاط حلزون چطور کار می‌کنه، و بعد از همین الگوها توی علم مواد استفاده کردن.
اون می‌گه: «بیولوژی (یعنی زیست‌شناسی) کلی تنوع داره، اما ما دانشمندا سعی می‌کنیم ظاهرها رو بذاریم کنار و بفهمیم تو مغز قضیه چه خبره. دنبال شباهت‌ها و فرق‌ها می‌گردیم تا بتونیم آن‌ها رو توی عمل پیاده کنیم.»
یکی از پروژه‌های باحال تیم دکتر یانگ مربوط به ساخت نوعی سیمان خاص از الهام امواج دریا بوده. ببین، توی اقیانوس، موجوداتی هستن (مثلاً فرامینیفر که یک جور موجود ریز دریاییه) که سازه‌های سبک و متخلخل (یعنی پر از سوراخ‌ریزه) و تقریباً مقاومی می‌سازن. دکتر یانگ با همین ایده اومده سیمانی درست کرده که هم استحکامش خوبه، هم به جای اینکه فقط آلودگی هوا درست کنه، کل عمرش دی‌اکسید کربن جذب می‌کنه!
اینو داشته باش: سیمان بعد از آب، دومین ماده پراستفاده دنیاست و مسئول ۷ تا ۸ درصد کل آلایندگی کربن دنیاست. دکتر یانگ می‌گه: «نمی‌تونی نیاز به استحکام سیمان رو حذف کنی یا از مردم بخوای پول زیادی بدن واسه یه سیمان عجیب‌غریب. پس باید ابتکارت رو بذاری توی چارچوب واقعیت زندگی. طبیعت با کمکش می‌تونه راه حل بده.»
یه بخش دیگه از کاراشون مربوط میشه به «کریگامی» یا هنر بریدن و تا کردن مواد. کریگامی یه تکنیک ژاپنیه شبیه اوریگامی (تا زدن کاغذ)، ولی اینجا برش هم می‌زنن. جالبیش اینه که هیچ محدودیت جنسیتی برای جنس ماده وجود نداره، یعنی می‌تونی با هر جنسی کار کنی! توی لابراتوار یانگ با چند تا برش هوشمند، مواد سفت رو قابل کشش و انعطاف‌پذیر می‌کنن. کاربرداش بی‌نهایت زیاده: از نماهای ساختمونی که خودشون بدون برق هوای خونه رو تهویه می‌کنن تا بسته‌بندی مخصوص پروتز سینه برای بیماران سرطانی، که هم مواد کمتری استفاده میشه و هم حمایت مکانیکی بیشتری میده.
خود یانگ می‌گه: «وقتی برش می‌زنی، اتصال‌ها رو قطع می‌کنی. پس همه‌چی کشسان و قابل تنظیم میشه و مهندس‌ها می‌تونن دقیقاً جایی که لازمه برش بدن تا به کاربرد دلخواهشون برسن.» یه نمونه خاصش، استفاده از تاها برای تولید جریان هوای غیرعادی (تقریباً مثل گردباد) بود که بدون هیچ برقی مه بتونستن مه رو تبدیل به آب کنن! جذاب نیست؟
حالا بریم سراغ یه کشف بامزه دیگه که کاملاً تصادفی اتفاق افتاد! یکی از دانشجوهای دکتر یانگ یه هیدروژل رو گذاشته بود خشک شه و بعد نتونست اون رو از میز آزمایشگاه جدا کنه. این همون چیزی بود که الهام‌بخش پروژه شد! فهمیدن این ماده وقتی خشک میشه از نرم و لیز به محکم و شکننده تبدیل میشه، دقیقاً مثل مخاط حلزون یا لنز تماسی که بیرون بمونه خشک بشه.
حالا نکته‌ش چیه؟ این ماده موقع خشک شدن خیلی جمع نمی‌شه و همین باعث میشه محکم بچسبه، اما وقتی دوباره خیسش کنی راحت کنده میشه. خلاصه، یه چسب معکوس خیلی قوی درست کردن که فقط با یه کم آب دوباره قابل جدا شدنه! این چسب آینده‌ی خوبی تو پزشکی داره، مثلاً توی پانسمان زخم یا جراحی که باید هم محکم بچسبه و هم به موقع راحت جدا شه.
حالا اگه فکر کردی مواد فقط توی کارخونه‌ها یا آزمایشگاه هستن، باید بدونی از دکتر یانگ نقل شده: «همه‌جا مواده، حتی برنامه‌نویسا هم سخت‌افزار لازم دارن! از چسب بگیر تا سیمان یا فلز، همشون موادن.»
دکتر به شاگرداش یاد میده هر نوآوری‌ای لازم نیست از صفر ساخته بشه. خیلی از مواد آماده (همون off-the-shelf یعنی چیزای دم‌دستی) اونقدر خوب طراحی و تست شدن که می‌تونی فقط شکل کاربردشون رو برای چیزی جدید عوض کنی و یک اختراع نو بسازی.
تازه، الان دارن روی مواد زنده کار می‌کنن! یعنی یک عالمه سلول و باکتری رو وارد مواد مهندسی‌شده می‌کنن تا خودشون برات کار انجام بدن. مثل سلول‌های بنیادی و مهندسی بافت که تو پزشکی هست. چرا از اون باکتری‌ها تو مواد پایدار استفاده نکنیم تا خودشون بخشی از کار رو انجام بدن؟
دکتر یانگ روی ارتباط و همکاری خیلی تاکید داره. می‌گه اصلاً کارامون با این همه دانش متفاوت جلو نمی‌ره و خودش از بچه‌هاش یاد گرفته چطور ساده حرف بزنه: «بچه‌هام خیلی رک هستن؛ می‌گن مامان، هیچی نفهمیدیم چی گفتی!» این باعث شده که با دانشجوها، همکاران، و حتی عموم خیلی راحت‌تر ارتباط بگیره. توی آزمایشگاهش هم ریاضی‌دان‌ها بهشون ساختار نشون میدن، معمارها زیبایی رو میارن وسط کار و پزشکا نظر عملی میدن. ترکیب اینا همون جاییه که بهترین ایده‌ها سبز می‌شن.
جدیدترین پروژه دکتر یانگ مربوط به اقیانوسه. تیمش الان داره کار می‌کنه که جلبک و ساختارهای دریایی رو جوری بسازه که بتونن میکروپلاستیک‌ها، PFAS (یعنی آلودگی‌های شیمیایی خطرناک)، یا حتی مواد معدنی مهم رو جذب کنن. می‌گه ساختار شیمیایی‌شون شبیه به همدیگه‌ست، اما بسته به اینکه اجزا چطور کنار هم قرار بگیرن، رفتار کاملاً متفاوتی پیدا می‌کنن. قراره این مواد کاملاً تجزیه‌پذیر و سازگار با بدن (یعنی بیوکامپتیبل) باشن و از مواد آرایشی گرفته تا باتری‌ها استفاده بشن.
در آخر، نصیحت همیشگی شو یانگ برای دوست‌داران علم اینه: «هیچی هدر نمی‌ره، علم همیشه جمع میشه به شرط اینکه کنجکاو بمونی!» پس خلاصه اینکه هرچی بیشتر از طبیعت الهام بگیری، راه‌های پیچیده دنیا رو ساده‌تر می‌تونی حل کنی!
منبع: +
