العلماء يطورّون حرير عنكبوت اصطناعي مميّز يستخدم لصنع خوذ الدراجات المختلفة

طوّر علماء جامعة كامبريدج، حرير عنكبوت اصطناعي جديد قوي للغاية وبسيط جدًا، وتعمل الألياف التي يشكّل كل حبل منها، "حبال مصغرة" ويمكن أن تستخدم في صنع خوذ الدراجات وحتى السترات الواقية من الرصاص، ولا تعد الألياف التي تشبه شبكة الإنترنت سامة ويتم تصنيعها من مادة تسمى "هيدروجيل".

وكشف الباحثون، أن الحرير منسوج في درجة حرارة الغرفة باستخدام المياه في الغالب، وهذا يعني أنه يتم باستخدام أساليب مستدامة، وأوضح المؤلف المشارك في الدراسة، الدكتور دارشيل شاه، أنّ "صنع الألياف الاصطناعية يتطلّب كمية هائلة من الطاقة، قد تصل  إلى 1500 درجة مئوية "2700 درجة فهرنهايت" ويعتبر الاستخدام الكبير للمذيبات سام وغير جيد للعمل به أو التخلّص منه"، مشيرًا إلى أنّه "من ناحية أخرى، نرى أن العناكب تطورت على مدى مئات الملايين من السنين لإنتاج ألياف الحرير بخصائص رائعة، بناء على الطلب، من هلام بالماء كمذيب، في درجة حرارة الغرفة والضغط".

وتسمح التفاعلات الكيميائية بين مكونات الحرير لخيط طويل ورقيق أن يتم سحبها تدريجيًا من هيدروجيل مثل سلسلة ساخنة من جبن الموزاريلا، وتكون الخيوط الناتجة رقيقة بشكل لا يصدق، بأقطار تصل إلى بضعة آلاف من المليمتر، واستخدم الفريق الهيدروجيل وهو 98 في المائة من المياه، مع 2 في المائة أخرى تتكون من المواد الصلبة في شكل السيليكا المعدلة والبوليمرات السليلوز المعدلة.

وقال الدكتور شاه، إنّ "الشيء المثير للاهتمام هو أن هذا هو أول الألياف التي تصنع من "supramolecular"، ما نعنيه بـ "سوبرامولكولار"، هو أنه لا توجد روابط تساهمية بين السيليكا المعدلة والبوليمرات السليلوز، والتفاعلات كلها غير تساهمية"، وتتجاوز قوة الألياف الاصطناعية الأخرى، مثل السيليولوز القائم على فسكوزي والحرير الاصطناعي، وكذلك الألياف الطبيعية مثل الشعر البشري أو الحيواني، وبالإضافة إلى قوتها، تظهر أيضا قدرة تخميد عالية جدا، وهذا يعني أنها يمكن أن تمتص كميات كبيرة من الطاقة، وهذه هي السمة التي تحتاجها شبكات العنكبوت الحقيقية من أجل استيعاب تأثير الحشرات التي تضرب شبكاتهم.

ويمكن أن تبدّد المادة ما يقرب من 70% من الطاقة في التأثيرات، التي تتراكم حتى قدرة التخميد في الحرير الطبيعي، وبيّن الدكتور شاه أن هناك عدد من التطبيقات الممكنة للحزام الاصطناعي للفريق، وعلى وجه الخصوص، القدرة على استيعاب الآثار يمكن أن تكون مفيدة لخوذات المستقبل لراكبي الدراجات، ولاعبي كرة القدم الأميركية، ولوح التزلج، وغيرها من الرياضات، وقد أظهرت الأبحاث السابقة أن الحرير الاصطناعي للعنكبوت يمكن أن يستخدم لصنع سترات واقية من الرصاص أخف وزنا.