به نقل از «شریان»

ساخت مواد انعطاف‌پذیر با الهام از عضلات بدن

تاریخ انتشار: ۱۶ بهمن ۱۳۹۷ | کد خبر: ۲۲۶۳۳۲۲۱

ایسنا نوشت: پژوهشگران ژاپنی با الهام از عضلات بدن انسان، روش جدیدی برای ابداع مواد انعطاف‌پذیر ابداع کرده‌اند که به آنها کمک می‌کند پس از کشش، استحکام خود را به دست بیاورند.

به گزارش شریان نیوز، دانشمندان "دانشگاه هوکایدو"(Hokkaido University) ژاپن، روش جدیدی ارائه داده‌اند تا موادی ابداع کنند که در صورت استفاده، به استحکام آنها افزوده می‌شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

این گروه پژوهشی با تقلید از مکانیسمی که امکان رشد و تقویت پس از ورزش را برای عضلات فراهم می‌کند، پلیمری ابداع کردند که تحت فشار مکانیکی تجزیه می‌شوند و سپس با کمک مواد مغذی، دوباره رشد می‌کنند.

یکی از مشکلات موادی که جاندار نیستند این است که در مقایسه با مواد آلی و زنده، عمر مفید محدودی دارند. موادی مانند فولاد، پلاستیک، سرامیک و منسوجات در مقایسه با مواد آلی، بسیار زودتر فرسوده می‌شوند. فلزات زودتر فرسوده می‌شوند، پلاستیک زودتر متلاشی می‌شود، سرامیک زودتر ترک برمی‌دارد و منسوجات نیز عمر کوتاه‌تری دارند.

دلیل این موضوع، توانایی بافت‌های زنده در رشد دوباره و محکم‌تر شدن است. به خاطر وجود این توانایی، ورزش کردن می‌تواند به تقویت عضلات کمک کند. عضلات در طول ورزش تقویت می‌شوند زیرا بافت‌ها پس از تجزیه، با بافت‌های جدید و قوی‌تری جایگزین می‌شوند که از آمینواسیدهای موجود در جریان خون تغذیه می‌کنند.

پژوهشگران دانشگاه هوکایدو، از موادی موسوم به "هیدروژل‌های دو شبکه‌ای"(double-network hydrogels) استفاده کردند. این مواد، مانند هیدروژل‌های دیگر، پلیمرهایی هستند که ۸۵ درصد وزن آنها را آب تشکیل می‌دهد اما هیدروژل‌های مورد استفاده در این پژوهش، هم از یک پلیمر خشک و شکننده و هم از یک پلیمر نرم و قابل کشش تشکیل شده‌اند؛ در نتیجه محصول نهایی هم نرم و هم خشک است.

این هیدروژل در محیط آزمایشگاه، در "مونومر"(monomer) غوطه‌ور شد. مونومرها، اتصالات واحد مولکولی هستند که پلیمر را شکل می‌دهند. عملکرد مونومرها در مواد شبیه به عضله، مانند آمینواسیدهای موجود در بافت زنده است.

به گفته پژوهشگران، با کشش هیدروژل، برخی از زنجیره‌های پلیمر تجزیه می‌شوند و گونه‌های شیمیایی موسوم به "مکانورادیکال"(mechanoradical) را در پایانه‌های پلیمر تجزیه شده به وجود می‌آورند. این گونه‌های شیمیایی، بسیار واکنش‌پذیر هستند و به سرعت به مونومرهای شناور متصل می‌شوند تا یک زنجیره پلیمری جدید و قوی‌تر شکل دهند.

این هیدروژل در آزمایش‌ها، مانند عضلات بدن که در حال ورزش هستند، عمل کرده و ۱.۵ برابر قوی‌تر، ۲۳ برابر محکم‌تر و وزن آن نیز تا ۸۶ درصد بیشتر شد. پژوهشگران حتی توانستند با استفاده از مونومرهای حساس به گرما و به کار بردن دمای بالا، ویژگی‌های ماده را کنترل کنند.

"جیان پینگ گونگ"(Jian Ping Gong)، سرپرست این پژوهش گفت: این روش جدید می‌تواند به ابداع موادی برای کاربردهای گوناگون از جمله ابداع اسکلت خارجی انعطاف‌پذیر برای بیماران مبتلا به آسیب‌های اسکلتی منجر شود.

این پژوهش، در مجله "Science" به چاپ رسید.

منبع: شریان

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت shariyan.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «شریان» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۲۶۳۳۲۲۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

میدان مغناطیسی زمین ۳.۷ میلیارد ساله است

پژوهشگران دانشگاه آکسفورد و موسسه فناوری ماساچوست (MIT) سابقه‌ای از میدان مغناطیسی زمین را کشف کرده‌اند که قدمت آن به ۳.۷ میلیارد سال قبل می‌رسد.

در مورد منشاء میدان مغناطیسی سیاره زمین که ساکنان خود را از بمباران بی‌امان ذرات باردار ساطع شده از خورشید محافظت می‌کند، بحث‌های مختلف و بلند مدتی وجود دارد.

بدون سپر محافظ زمین که همان میدان مغناطیسی آن است، ذرات باردار یا باد خورشیدی، جو زمین را از بین می‌بردند.

پژوهشگران برای تعیین زمان شکل‌گیری میدان مغناطیسی زمین، سنگ‌های باستانی حاوی آهن را در منطقه ایسوآ (Isua) واقع در گرینلند بررسی کردند.

یافتن شواهدی از منشاء میدان مغناطیسی

بازسازی میدان مغناطیسی زمین تا به امروز چالش برانگیز بوده است، زیرا فرآیند‌های مختلف زمین‌شناسی معمولا نشانه‌های حفظ شده را تغییر می‌دهند.

جالب اینجاست که کمربند بالاپوسته‌ای (Supracrustal Belt) ایسوآ استثنا‌هایی دارد. این کمربند بر پایه یک پوسته قاره‌ای قوی تشکیل شده است که سنگ‌ها را از فعالیت‌های زمین‌ساختی شدید و تغییر شکل محافظت می‌کند.

سنگ‌هایی که در این منطقه یافت می‌شوند راز‌هایی درباره استحکام و پایداری خود دارند. این به این دلیل است که ذرات آهن می‌توانند مانند آهنربا‌های ریز عمل کنند و شدت میدان مغناطیسی را در طول فرآیند تبلور سنگ حفظ کنند.

طبق بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران، سنگ‌هایی که قدمت آنها به ۳.۷ میلیارد سال پیش بازمی‌گردد، قدرت میدان مغناطیسی حداقل ۱۵ میکروتسلا داشتند. جالب اینجاست که این میزان شدت در مقایسه با امروزه که قدرت میدان مغناطیسی سنگ‌های امروزی ۳۰ میکروتسلا است، قابل توجه است.این کشف اولین تخمین از شدت میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می‌کند.

کلر نیکولز پژوهشگر ارشد دانشگاه آکسفورد می‌گوید: استخراج سوابق قابل اعتماد از سنگ‌هایی با این قدمت بسیار چالش برانگیز است و دیدن سیگنال‌های مغناطیسی اولیه هنگامی که این نمونه‌ها را در آزمایشگاه تجزیه و تحلیل کردیم، واقعاً هیجان‌انگیز بود. این یک گام واقعاً مهم رو به جلو است، زیرا ما سعی می‌کنیم نقش میدان مغناطیسی باستانی را در زمان پیدایش حیات روی زمین تعیین کنیم.

احتمال محافظت از اشکال اولیه حیات

یافته‌ها نشان می‌دهند که میدان مغناطیسی زمین در طول میلیارد‌ها سال نسبتاً ثابت مانده است. این ثبات، نقش مهمی در پیدایش و تکامل حیات در سیاره ما داشته است.

این تحقیقات همچنین نشان می‌دهد که باد خورشیدی احتمالاً در دوران باستان بسیار قوی‌تر بوده است. با گذشت زمان، تقویت میدان مغناطیسی زمین ممکن است سطح زمین را از باد خورشیدی محافظت کند.

در نتیجه، اشکال اولیه حیات می‌توانستند امنیت موجود در اقیانوس‌ها را رها کرده و به سطح مهاجرت کنند.علاوه بر این، تحقیقات نشان می‌دهد که ممکن است بر توسعه جو ما نیز تأثیر گذاشته باشد.

این امر توسط انجماد هسته آهنی مایع زمین هدایت می‌شود. با این حال، تخمین زده می‌شود که هسته زمین تنها یک میلیارد سال پیش شروع به سخت شدن کرده است که به این معنی است که فرآیند‌های مختلفی قبل از این مرحله وجود داشته است.

در بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران آمده است: درک بهتر قدرت باستانی و تغییرپذیری میدان مغناطیسی زمین به ما کمک می‌کند تا تعیین کنیم که آیا میدان‌های مغناطیسی سیاره‌ای برای میزبانی حیات در سطح سیاره و نقش آنها در تکامل اتمسفر، حیاتی هستند یا خیر.

این یافته‌ها در مجله Geophysical Research منتشر شده است.

منبع: ایسنا 

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی علوم فضایی و نجوم