أعلن فريق بحثي من معهد «ماساتشوستس للتكنولوجيا» بأميركا، عن تصنيع مركب من بلورات السليلوز النانوية الممزوجة بقليل من البوليمر الصناعي، ووجدوا أن هذا المركب القائم على السليلوز أقوى وأكثر صلابة من بعض أنواع العظام.
وخلال دراسة نشرت أول من أمس، في دورية «سليولوز»، وضع الفريق وصفة للمركب القائم على ألياف بلورات السليلوز النانوية المعززة (CNC)، والذي يمكنهم تصنيعه باستخدام كل من الطباعة ثلاثية الأبعاد والصب التقليدي، وطبعوا المركب وصبوه في قطع صغيرة استخدموها لاختبار قوة المادة وصلابتها، وقاموا أيضاً بتشكيل المركب على شكل سن لإظهار أنه يمكن استخدام المادة في صنع غرسات الأسنان القائمة على السليلوز.
ويشير الفريق البحثي إلى أن أقوى أجزاء الشجرة لا يوجد في جذعها أو جذورها المترامية الأطراف، بل في جدران خلاياها المجهرية.
ويتم إنشاء الجدار الواحد للخلية الخشبية من ألياف السليلوز، وهو البوليمر الأكثر وفرة في الطبيعة، والمكون الهيكلي الرئيسي لجميع النباتات والطحالب، ويوجد داخل كل أليافه بلورات سليلوز نانوية معززة، أو ما يعرف بـ(CNCs)، وهي سلاسل من البوليمرات العضوية مرتبة في أنماط بلورية مثالية تقريباً.
وفي المقياس النانوي، تعد تلك السلاسل من البوليمرات أقوى وأكثر صلابة من ألياف «كيفلار» الاصطناعية، وإذا كان من الممكن عمل بلورات باستخدام أجزاء كبيرة منها، فيمكن أن تكون تلك السلاسل طريقاً إلى مواد بلاستيكية أقوى من العظام ومشتقة من الطبيعة.
واختبر الباحثون مقاومة المادة للتشققات، ووجدوا أنه عبر مقاييس متعددة، فإن الترتيب المركب لحبيبات السليلوز يعطي مقاومة للمادة، وتمنح هذه المقاومة المركب صلابة كبيرة، كما فحصوا هيكل المركب تحت المجهر، ولاحظوا أن حبيبات السليلوز استقرت في نمط يشبه بنية الصدف، وهذه البنية تمنع الشقوق من المرور مباشرة عبر المادة.
ويقول الباحثون إن هذه الصفات الفريدة من نوعها، تمنح السليلوز استخدامات فريدة من نوعها، بدلاً من الاستخدامات الحالية. ويتم تصنيع أكثر من 10 مليارات طن من السليلوز من اللحاء أو الخشب أو أوراق النباتات كل عام، ويستخدم معظم هذا السليلوز في صناعة الورق والمنسوجات، بينما تتم معالجة جزء منه إلى مسحوق لاستخدامه في مكثفات الطعام ومستحضرات التجميل.
