هذا الإنجاز، الذي تم تحقيقه على أساس مزيج من البولي يوريثين وبلورات السليلوز النانوية، يمكن أن يُحدث تغييرات في مجال الأنسجة الذكية القابلة للارتداء؛ حيث يُعد أحد التحديات الأساسية في هذه الصناعة ضعف الألياف الشائعة في مواجهة الضغوط الميكانيكية ومرور الزمن.
وأظهرت الاختبارات أن هذه الألياف لا تقوم فقط بإصلاح الشقوق والخدوش السطحية في الأجهزة القابلة للارتداء، بل إن متانتها ومرونتها لا تتناقص بعد الاختبارات الصعبة.
ويؤدي النمو السريع للتكنولوجيات القابلة للارتداء والحاجة المتزايدة للأجهزة التي يمكنها توفير الراحة والسلامة والمتانة في نفس الوقت، إلى دفع الباحثين للبحث عن مواد جديدة لصناعة الأنسجة الذكية. من الملابس الطبية إلى المعدات الرياضية وحتى أجهزة مراقبة الصحة، كل هذه التطبيقات تحتاج إلى ألياف تكون مرنة ومقاومة للإجهاد والشيخوخة في نفس الوقت.
ومع ذلك، فإن معظم الألياف الشائعة، مثل البولي يوريثين التقليدي، تعاني من انخفاض في الأداء تحت الضغوط المتكررة أو الشد طويل الأمد أو الظروف البيئية القاسية، وهو ما يحد من عمرها الافتراضي.
وقدمت مجموعة من الباحثين من الجامعة الصناعية في شاهرود، بالتعاون مع جامعة KLE الهندية، وجامعة شيان البوليتكنيكية، وجامعة نانجينغ للغابات، ومؤسسات علمية أخرى، نهجًا مبتكرًا لحل هذه المشكلة. تمكنوا من تصنيع ألياف هجينة من البولي يوريثين والنانوسليلوز، والتي تجمع بين المرونة العالية، والقدرة على الإصلاح الذاتي، ومقاومة ملحوظة للإجهاد والشيخوخة.
ويستند هذا الابتكار إلى استخدام بلورات السليلوز النانوية CNC – وهي مواد ذات أصل حيوي وصديقة للبيئة يمكنها تكوين روابط هيدروجينية مع السلاسل الجزيئية للبولي يوريثان. تشكل هذه الروابط شبكة ديناميكية ومرنة تعمل مثل لاصق طبيعي، حيث تقوم بإصلاح الشقوق والأضرار التي تحدث في بنية الألياف. وبعبارة أخرى، تتعرّض الألياف لخدوش أو كسور سطحية والضغط أو الشد، فإن بنيتها الجزيئية تعيد ترتيب نفسها تلقائيًا، ويتم إصلاح الضرر تلقائيًا.
بما يتجاوز الجوانب المخبرية، تمكن فريق البحث من إنتاج الألياف الجديدة على شكل خيط مطاطي مطلٍ. يظهر هذا المنتج الأولي أن التركيبة الجديدة لديها القدرة على الدمج المباشر في الأقمشة والأجهزة الذكية القابلة للارتداء. وبالتالي، سيكون الطريق نحو تطوير أجهزة استشعار مرنة ومتينة يمكنها تسجيل حركات الجسم أو المؤشرات الفسيولوجية دون فقدان الجودة، أكثر انسيابية.
وتتضح أهمية هذا الابتكار أكثر عندما نعلم أن سوق الأجهزة القابلة للارتداء الذكية شهد نموًا ملحوظًا في السنوات الأخيرة، وتشير التوقعات إلى استمرار هذا الاتجاه. مع زيادة الطلب على منتجات مثل أساور اللياقة البدنية، والملابس الرياضية الذكية، والمعدات الطبية القابلة للارتداء، تبرز الحاجة إلى مواد تضمن المتانة والسلامة أكثر من أي وقت مضى. يمكن للألياف النانوية ذاتية الإصلاح سد هذه الفجوة والمساهمة في زيادة ثقة المستهلكين وتطوير السوق.
ووفقًا لما ذكره الباحثون، فإن هذا الإنجاز ليس مجرد تقدم تكنولوجي، بل هو أيضًا خطوة نحو الاستدامة البيئية. يُعد استخدام النانوسليلوز، وهو مصدر متجدد وملائم للبيئة، بديلاً أخضر للمواد المضافة الكيميائية الشائعة. وهذا لا يقلل التكاليف والآثار البيئية فحسب، بل يتماشى أيضًا مع السياسات العالمية في مجال الاقتصاد الدائري والتنمية المستدامة.
هذا البحث المشترك بين الجامعة الصناعية في شاهرود والشركاء الدوليين يفتح آفاقًا جديدة في تصميم وتصنيع الألياف المتطورة. تتماشى هذه الألياف الهجينة ذاتية الإصلاح والمقاومة للإجهاد والشيخوخة مع احتياجات صناعة الأجهزة القابلة للارتداء الذكية المستقبلية، وتتمتع بقيمة اقتصادية وتطبيقية عالية. من المتوقع في المستقبل القريب أن نشهد دخول هذه الأنواع من التكنولوجيات إلى مجال الإنتاج الصناعي، وبالتالي زيادة متانة وسلامة المنتجات الذكية في السوق العالمية.
