اگه بهت بگم یه ژل فوقالعاده جدید ساختن که هم میشه تا ۴۶ برابر طولش کشید، هم خودش به تنهایی ترمیم میشه، هم با کشیدن یا گرم کردنش رنگ عوض میکنه، فکر میکنی کاربردش چیه؟! محققای تایوانی واقعاً یه محصول خفن ساختن که توی تکنولوژی پوشیدنی و رباتیک نرم کلی میتونه غوغا کنه.
خب، اول یه کم درباره این ژل عجیب توضیح بدم. این ژل رو میشه یه جور مواد لاستیکی هوشمند دونست، یعنی وقتی بهش فشار یا کشش وارد میشه، خودش بهت خبر میده! چطوری؟ با عوض کردن رنگش. معمولاً مواد نرم یا خوب کش میان و زود پاره میشن، یا اگه خیلی مقاوم باشن دیگه کش نمیان و نمیتونن خودشون رو ترمیم کنن یا بفهمن چقدر تحت فشاره. ولی این ژل همه این ویژگیها رو تو خودش جمع کرده!
راز کارش چیه؟ تیم تحقیقاتی تو ساختارش چند تا ترفند جالب زده. توی ژل از مولکولهایی به اسم روتاکسان (rotaxane) استفاده کردن – این مولکولها انگار حلقههایی هستن که روی یه میله میتونن عقب جلو بشن. بعد این حلقهها رو مثل زنجیردار به هم وصل کردن (که بهش daisy chain میگن)، واسه همین میتونن توی ژل حرکت کنن و خاصیت فنری بدن. اینطوری وقتی ژل رو میکشی، مولکولها سر و ته میشن و میلغزن و به اجزای دیگه ژل هم فشار وارد میکنن.
یه نکته جذاب دیگه: به این مولکولها یه بخش خاص به اسم DPAC چسبوندن (DPAC یعنی یه واحد فلورسنت که میتونه نور متفاوتی بده)، که وقتی آزاده نارنجی میدرخشه و اگه گیر بیفته (مثلاً موقع کشیده شدن ژل)، رنگش آبی میشه – اونم زیر نور فرابنفش! یعنی ژلت رنگ عوض میکنه و خیلی باحاله.
برای اینکه ژل سفتتر بشه و خودش رو ترمیم کنه، بهش نانوالیاف سلولز اضافه کردن (سلولز همون ماده موجود در دیواره سلول گیاهیه، خیلی قوی و ریز). این نانوالیاف باعث میشن ژل با کمک پیوند هیدروژنی که راحت قطع و وصل میشه، خودش رو ترمیم کنه. منظور از پیوند هیدروژنی همون پیوندهای ضعیف بین مولکولی هست که میتونن به راحتی شکسته و دوباره درست بشن.
حالا بریم سر یه عدد خیرهکننده: این ژل جدید موقع آزمایشها تا ۴۶۰۰ درصد کش اومده! یعنی یه تیکه ۱ سانتی رو بدون پارگی تا ۴۶ سانت کشیدن. مقاومتش هم ۱۴۲ مگاژول بر متر مکعب بوده (البته این عدد تخصصیه، ولی بدون که تقریباً ۲.۶ برابر مقاومتر از ژل بدون روتاکسانهاست). اگه آسیب ببینه، خودش توی دمای معمولی (اتاق) و فقط تو چند ساعت ترمیم میشه، اگه یه کم گرمش کنی حتی سریعتر خوب میشه.
یه نکته خیلی باحال: ژل فقط با کشیدن حساس نیست، به گرما هم واکنش نشون میده؛ یعنی دو جور سنسور داره (dual sensing). وقتی گرمش کنی یا بهش فشار بیاری، رنگش از نارنجی به آبی عوض میشه. اینطوری میشه فهمید دقیقاً کجای ژل چقدر تحت فشاره، چون تغییر رنگ رو چشمات میبینه!
حالا کاربردهاش چیه؟ فرض کن این ژل توی یه گجت پوشیدنی به کار بره که استرس و فشار رو لحظهای نشون بده، یا مثلاً توی رباتیک نرم – همون رباتای انعطافپذیر که مثل بدن جانوران حرکت میکنن – به کار بیاد. حتی میتونه به پوست مصنوعی یا ایمپلنتهای پزشکی کمک کنه که هم حس کنن، هم خودشون رو ترمیم کنن. فکر کن وسایل الکترونیکی مقاوم به آسیب هم داشته باشیم که قبل اینکه خراب شن، با یه تغییر رنگ بهت هشدار میدن!
در کل، این ژل مثل یه شوکگیر کوچولو و سنسور هوشمند عمل میکنه: بکشیش، نه تنها خودش به مرور خوب میشه، بلکه اندازه فشاری که تحمل میکنه رو هم با رنگش نشونت میده. تحقیق کاملش هم توی مجله Advanced Functional Materials چاپ شده. واقعاً ایده آیندهداره و کلی استفاده عجیب و باحال میشه براش تصور کرد!
منبع: +
