في ظل قيود المساحة والوزن، ما الذي ستجلبه إلى المريخ؟ سيكون الخيار الرائع هو المادة التي يمكن تحويلها إلى أي شيء يمكنك تخيله.
في الصباح، يمكنك تشكيل المادة على شكل أوعية لتناولها. بعد الإفطار، يمكنك استبدال الشوكة والسكين بمجرفة لتتوجه إلى حديقتك يوم الثلاثاء. وبعد ذلك عندما تكون الساعة السعيدة على الكوكب الأحمر، تصبح تلك المجرفة كوبًا لبيرة المريخ الخاصة بك.
يبدو الأمر وكأنه خيال علمي، ربما على بعد خطوة واحدة من الواقع. قام باحثون في كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو بتطوير نوع جديد من البلاستيك يمكن ضبطه بالحرارة ثم تثبيته في مكانه بالتبريد السريع، وهي عملية تعرف باسم التقسية. وعلى عكس المواد البلاستيكية الكلاسيكية، تحتفظ المادة بهذه الصلابة عند إعادتها إلى درجة حرارة الغرفة.
اختراعات، نشرت قد يغير يومًا ما طريقة سفر رواد الفضاء إلى الفضاء، الخميس في مجلة ساينس.
يقول ستيوارت روان، الكيميائي في جامعة شيكاغو ومؤلف الدراسة الجديدة: “بدلاً من حمل جميع أنواع البلاستيك، احمل هذا البلاستيك الواحد”.
لكن الفضاء ليس المكان الوحيد الذي تكون فيه المادة مفيدة. دكتور. يرى فريق روان أيضًا إمكاناته في بيئات أخرى حيث تكون الموارد شحيحة، مثل البحر أو في ساحة المعركة. يمكن استخدامه لإنشاء روبوتات ناعمة وتحسين إعادة تدوير البلاستيك.
وقال شريش باتل، المهندس الكيميائي في جامعة شيكاغو ومؤلف الدراسة الجديدة: “نحن جميعا نعتمد على البلاستيك في حياتنا اليومية. لكن الأكواب الرغوية وأكياس القمامة وعدسات النظارات، على سبيل المثال، تتطلب جميعها خصائص مختلفة من البلاستيك.
ومن ناحية أخرى، قال الدكتور باتل إن مادة واحدة يمكن تصميمها لتلبية الاحتياجات المختلفة “تبسط كيفية صنع البلاستيك”. وهذا يجعل المواد البلاستيكية أكثر استدامة حيث يمكن معالجة المواد معًا أثناء إعادة التدوير. وأوضح أنه يجب فرز هذا البلاستيك عندما لا تساهم عملية إعادة التدوير إلا بجزء صغير في إعادة الاستخدام.
تتكون المواد البلاستيكية الحديثة من سلاسل من الجزيئات المرتبطة بشكل دائم والتي يصعب كسرها. لكن الباحثين في شيكاغو يقولون إن مادتهم الجديدة “متعددة القدرات” – وهو مصطلح يستخدم عادة لوصف الخصائص العامة للخلايا الجذعية – أو مصنوعة من روابط يمكن كسرها وتجديدها باستخدام الحرارة.
كان الحدادون مفتونين بتلطيف الفولاذ في الفرن، أو تسخينه تدريجيًا ثم تبريده بسرعة. ولكن على عكس المعدن، فإن البلاستيك خفيف الوزن ويمكن تشكيله عند درجات حرارة يمكن الوصول إليها باستخدام فرن أو موقد.
وقام الباحثون بتسخين البلاستيك الأحمر الشفاف إلى درجات حرارة تتراوح بين 140 و230 درجة فهرنهايت، ثم وضعوه في الثلاجة لتبريده بسرعة. عند الاسترخاء في درجات حرارة منخفضة، يتم تشكيل المزيد من الروابط الجزيئية، مما يجعل البلاستيك أكثر صلابة. ولكن عند درجات الحرارة المرتفعة، تصبح المادة طرية ولزجة.
صمم الفريق ملعقة من البلاستيك قوية بما يكفي لإخراج زبدة الفول السوداني والجبن من المرطبان. لقد طوروا غراءًا قويًا بما يكفي للصق قطعتين من الزجاج معًا، ومسمارًا صغيرًا مثل الذي تجده في آلة الألعاب.
ولم تشارك جوليا جالوف، عالمة الكيمياء في جامعة نورث وسترن، في الدراسة، لكنها كتبت وجهة نظر توصلت النتائج للعلم إلى فكرة وجود مادة قادرة على تحقيق مجموعة متنوعة من الخصائص الفريدة والرائعة. وقال: “الآن بعد أن علمنا أن تحقيق هذه الخاصية مفيد، سيتم تشجيع العديد من الباحثين على إيجاد طرق جديدة لتحقيق هذا الهدف”.
الجيل الأول من المواد البلاستيكية متعددة القدرات له حدود. وعلى الرغم من أن الفريق أظهر أن المادة يمكن إعادة تدويرها سبع مرات على الأقل ويمكن أن تحافظ على شكلها لمدة شهر على الأقل، إلا أن هناك عدم يقين بشأن مدة صلاحيتها.
وقال نيكولاس بوينتون، طالب الدراسات العليا بجامعة شيكاغو، الذي قاد تجارب الدراسة: “لن تكون بديلاً للسلع البلاستيكية بعد”. لا تزال المادة غير قادرة على تحقيق صلابة الكيس البلاستيكي، على سبيل المثال، مرونة الشريط المطاطي.
وأضاف: “لم نصل إلى هناك بعد، لكننا قريبون جدًا”. قال بوينتون. “أعتقد أنه من المثير للغاية في هذه المرحلة أن يكون لدينا مادة يمكنها الوصول إلى هذا النطاق الكبير.”
