ويُعد إنتاج هذه الهيدروجيلات الذاتية الالتئام للاستخدام في المكثفات الفائقة المرنة إنجازاً جديداً لفريق البحث بجامعة أميركبير التقنية، حيث نُشرت نتائج البحث في 4 أوراق علمية ضمن مجلات ISI.
ونفذت ميترا نجفلو، خريجة الدكتوراه من جامعة أميركبير التقنية، مشروعاً بعنوان “تحضير هيدروجيلات ذاتية الالتئام ومقاومة للاشتعال قائمة على الألجينات لتطبيقات المكثفات الفائقة المرنة”.
وأوضحت نجفلو أن “تواجه المكثفات الفائقة المرنة – كأحد المكونات الأساسية لتخزين الطاقة في الأجهزة القابلة للارتداء والمستشعرات الحيوية والأجهزة الإلكترونية المتطورة – تحديات مثل الحفاظ على الأداء تحت ظروف الانحناء والتشوه، والاستقرار الكهروكيميائي على المدى الطويل، والحاجة إلى مواد صديقة للبيئة”.
وأضافت: للتصدي لهذه التحديات، يجب أن تتمتع مكونات المكثفات الفائقة المرنة بخصائص مثل المرونة الميكانيكية والتوصيل الكهربائي المناسب والاستقرار الحراري والتوافق الحيوي والقدرة على استعادة الهيكل بعد التلف. وتابعت: في هذا الإطار، قمنا بتصميم وإنتاج هيدروجيلات حيوية ذات خصائص كهروكيميائية مثالية تتميز بخاصية الالتئام الذاتي لتعزيز العمر التشغيلي، ومقاومة الحريق لتحسين السلامة، وتوصيل أيوني وكهربائي مناسب لتخزين الطاقة، ومرونة عالية للتطبيقات على الأسطح والأجهزة القابلة للثني، والتوافق الحيوي والقابلية للتحلل البيولوجي للتطبيقات الطبية، واستقرار كهروكيميائي للحفاظ على الأداء خلال دورات الشحن والتفريغ المتكررة.
وقالت نجفلو: نتيجة لذلك، فإن الهيدروجيلات المنتجة قابلة للاستخدام في مجالات مختلفة تشمل الهندسة الطبية، والمستشعرات الحيوية، والمكثفات الفائقة المرنة، وتقنيات تخزين الطاقة المتقدمة الأخرى، حيث تجمع بين مجموعة من الخصائص المطلوبة لهذه التطبيقات في وقت واحد. وأضافت: الهدف النهائي لهذا البحث هو تطوير مواد توفر أداءً ميكانيكياً وكهربائياً وحيوياً عالياً، مع مرونتها، ومتانتها، وصداقتها للبيئة، لتلعب دوراً فعالاً في التقنيات المتقدمة مثل المكثفات الفائقة المرنة، وأجهزة الاستشعار الذكية، ومعدات الهندسة الطبية.
وأشارت نجفلو إلى أن “هذا البحث ساهم بشكل ملحوظ في تحقيق الأهداف المنشورة، وهو مهم من عدة جوانب، أحدها تعزيز المعرفة في هذا المجال. فمن خلال تطوير هيدروجيلات ذاتية الالتئام ومقاومة للاشتعال باستخدام الألجينات، تم توسيع حدود المعرفة في مجال المواد الحيوية والمكثفات الفائقة المرنة والهندسة الطبية. وقد قدم هذا البحث مزيجاً فريداً من الموائمة الحيوية والمرونة والقدرة على الالتئام الذاتي، مما قد يكون مصدر إلهام لأبحاث مستقبلية في مجال المواد الذكية.
وأضافت: إن “توطين التكنولوجيا وإمكانات التصنيع والتطبيق العملي” من الأسباب الأخرى لأهمية هذا المشروع. وأوضحت: يُعد استخدام الألجينات مخلوطاً بمواد أخرى لإنتاج هيدروجيل ذاتي الالتئام ومقاوم للاشتعال نهجاً جديداً يمكن تقديمه كحل عملي ومبتكر في صناعات مختلفة تشمل الطاقة والإلكترونيات والهندسة الطبية. وقد ساهم هذا البحث، من خلال الجسر الذي أقامه بين المعرفة الأساسية والتطبيق العملي، في خطوة فعالة نحو التنمية المستدامة للتكنولوجيات الذكية، كما يتمتع بقدرة عالية على تطوير تكنولوجيات مرنة ومستدامة على المستويين الوطني والدولي.
