درع المستقبل.. مادة ثنائية الأبعاد قوية ومرنة!

وجد العلماء طريقة جديدة لربط الجزيئات معا لتشكيل مادة ثنائية الأبعاد قوية ومرنة. وقد يغير هذا الابتكار المستوحى من الدروع الحلقية مفهوم الدروع في المستقبل.

وقام فريق من الباحثين بقيادة المتخصصين من جامعة شمال الغرب في الولايات المتحدة بتطوير ما يُعتقد أنه أول مادة ثنائية الأبعاد ميكانيكية التشابك تشبه حلقات الدرع السلسلة. وتتمتع المادة بمرونة وقوة غير مسبوقة، مما يفتح آفاقا واعدة لاستخدامها في منتجات، مثل السترات المصفحة الواقية الخفيفة والأقمشة المضادة للرصاص.

وتم تطوير المادة على المستوى النانوي، مما يعني أن بعض مكوناتها تقاس بالنانومتر. وتعد هذه المادة من نوع البوليمر من الناحية التقنية، وتتكون من جزيئات كبيرة تحتوي على مكونات كيميائية أصغر تُعرف بالمونومرات.

إقرأ المزيد

روسيا.. ابتكار تقنية للحام الفولاذ المستخدم في الظروف القاسية

وفي المادة ثنائية الأبعاد ذات البنية البوليمرية تعمل الروابط الميكانيكية، وهي روابط تعتمد على التفاعل الفيزيائي، على عكس الروابط التساهمية التي تقضي بتبادل الإلكترونات. وتحتوي المادة على 100 تريليون رابطة ميكانيكية في كل سنتيمتر مربع. وحسب الباحثين، فهذه هي أعلى كثافة للروابط الميكانيكية على الإطلاق.

قال ويليام ديكتيل المشارك في البحث من جامعة شمال الغرب: "لقد أنشأنا بنية بوليمرية جديدة تماما. وتشبه هذه المادة الدرع السلسلة التي يصعب تمزيقها لأن كل رابطة ميكانيكية يمكنها أن تتحرك قليلا. إذا قمتَ بشدها، يمكنها تبديد القوة المُطبقة في عدة اتجاهات، وسيتعين عليك كسرها في العديد من الأماكن".

وقد أسفرت الأبحاث السابقة عن الحصول على بوليمرات ذات روابط ميكانيكية بكميات صغيرة جدا، مما جعل إنتاجها بكميات كبيرة أمرا صعبا. ومع ذلك، تمكن الباحثون الأمريكيون من إنتاج أكثر 500 غرام من المادة، وهم يعتقدون أن هذا ليس الحد الأقصى.

وحتى نسبة صغيرة من هذه البنية البوليمرية الجديدة يمكن أن تحسن جودة المواد الأخرى. كما قام العلماء بتطوير مادة تتكون من 97.5% من ألياف "Ultem" (مادة قوية جدا من عائلة الكيفلار نفسها) و2.5% من البوليمر ثنائي الأبعاد، وخلصوا إلى أن هذا المزيج يعزز إلى حد بعيد قوة المادة الأولى. وقد تصبح هذه المادة القوية والمرنة بشكل غير عادي درع المستقبل.

المصدر: naukatv.ru