على طريقة سبايدر مان .. تطوير خيط يشبه الحرير لحمل الأشياء

نجح علماء في تطوير سائل يتحول إلى ألياف لزجة قوية مثل خيط الحرير عندما يتم إطلاقه من أداة لرفع أشياء تفوق وزنها عدة مرات - وهو إنجاز مستوحى من بطل القصص المصورة الخارق سبايدرمان .

وبحسب صحيفة "اندنيندنت" البريطانية، يسعى الباحثون منذ فترة طويلة إلى إنشاء ألياف قوية يمكن نشرها كأربطة، مستوحاة من الحرير الذي تفرزه العث والعناكب والعديد من الحشرات الأخرى.

وتتميز هذه الألياف ذات خواص الصلابة والمرونة والالتصاق التي يتمتع بها حرير العنكبوت كان يشكل تحديًا كبيرًا حتى الآن، وفقًا للباحثين في جامعة تافتس بولاية ماساتشوستس الأمريكية.

ويمكن لبروتين عثة الحرير المعزز بالمواد المضافة المناسبة، والذي يتم حقنه من خلال إبرة ضيقة، أن يشكل أليافًا لزجة صلبة. 

وقال ماركو لو بريستي، المؤلف المشارك في الدراسة: "كنت أعمل على مشروع لصنع مواد لاصقة قوية للغاية باستخدام فيبروين الحرير، وبينما كنت أنظف الأواني الزجاجية بالأسيتون، لاحظت مادة تشبه الشبكة تتشكل في الجزء السفلي من الزجاج".

في البداية، حاول الباحثون محاكاة خيوط العنكبوت، ولاحظوا أن محاليل الفيبروين تشكل هلامًا شبه صلب عند تعرضها لمواد كيميائية مثل الإيثانول أو الأسيتون على مدار عدة ساعات. ولكن مع مادة الدوبامين الكيميائية، حدثت عملية التصلب "على الفور تقريبًا" لإنشاء ألياف لزجة عالية الشد.

وقال العلماء إن خليط الدوبامين يبدو أنه يعمل على تسريع انتقال بروتين الحرير من السائل إلى الصلب عن طريق إزالة الماء منه.

ووجد الباحثون أن تيارًا رقيقًا من محلول الحرير، محاطًا بطبقة من الأسيتون، يتحول إلى مادة صلبة لزجة عندما يتم قذفه عبر إبرة خاصة. ومع تبخر الأسيتون في الهواء، التصقت الألياف بأي جسم تلامسه.

وقال العلماء إن إضافة الكيتوزان، وهو بروتين موجود في الهياكل الخارجية للحشرات، جعل الألياف أكثر قوة بما يصل إلى 200 مرة، في حين بدا أن المواد الكيميائية مثل عازل البورات تزيد من القدرة على الالتصاق بنحو 18 ضعفًا.

ويمكن التحكم في قطر الألياف ليتراوح من عرض شعرة الإنسان إلى حوالي نصف مليمتر، اعتمادًا على قطر الإبرة.

وأضاف العلماء إن الألياف التي يتم إطلاقها بهذه الطريقة قادرة على التقاط أشياء يزيد وزنها عن 80 ضعف وزنها في ظل ظروف مختلفة. وفي اختبارات مختلفة، التقطت الألياف "مسامير فولاذية، وأنبوب مختبر يطفو على الماء، ومشرطًا مدفونًا جزئيًا في الرمال، وكتلة خشبية من مسافة حوالي 12 سنتيمترًا".

ورغم أن حرير العنكبوت لا يزال أقوى بنحو ألف مرة، يقول العلماء إن الألياف الجديدة يمكن تحسينها لاستخدامها في تطبيقات مختلفة، ووفقًا للدكتور لو بريستي: "يمكن ضبط هذه العملية بدقة لتحقيق تصنيع متحكم فيه لألياف هلامية لاصقة يتم تشكيلها على الفور".

المصدر: بوابة الوفد