الجل الزجاجي صلب مثل البلاستيك ويمتد 7 أضعاف طوله

عندما تفكر في الجل، قد تتخيل مادة لزجة – ولكن تم تصميم مادة جديدة تشبه الهلام لتكون ناعمة بما يكفي لتمتد إلى ما يقرب من سبعة أضعاف طولها الأصلي مع الحفاظ على قوتها وشفافيتها، مثل الزجاج.

يقول مايكل ديكي من جامعة ولاية كارولينا الشمالية إن فريقه اكتشف هذه “المواد الهلامية الزجاجية” عندما كان طالبه ميكسيانج وانج يقوم بإجراء تجارب على السوائل الأيونية واستمر في العثور على خصائص ميكانيكية غير متوقعة. المواد التي ابتكروها هي أكثر من 50 في المائة سائلة، ولكنها قوية مثل المواد البلاستيكية المستخدمة في زجاجات المياه، في حين أنها أيضًا قابلة للتمدد ولزجة للغاية. يقول: “هناك مجموعة من الأشياء الرائعة المتعلقة بهم”.

يتكون كل هلام زجاجي من جزيئات طويلة تسمى بوليمرات ممزوجة بسائل أيوني، وهو سائل يكون في الأساس ملحًا في صورة سائلة. والجل عبارة عن مادة صلبة شفافة يمكنها تحمل ما يصل إلى 400 مرة من الضغط الجوي، ولكنها أيضًا تتمدد بسهولة شديدة حتى 670%. يقول ديكي إن هذا قد يجعله مناسبًا تمامًا لبناء قابضات روبوتية ناعمة أو طباعة ثلاثية الأبعاد للمواد القابلة للتشوه.

وقد صنع هو وزملاؤه مواد هلامية زجاجية من عدة مخاليط مختلفة من البوليمرات والأملاح السائلة، ووجدوا أن قوتها وتمددها يعتمدان على النسبة الدقيقة المستخدمة.

يقول ديكي: “بمجرد تغيير نسبة مكونين، يمكنك الانتقال من شيء قابل للتمدد للغاية مثل الشريط المطاطي، إلى شيء تقريبًا بنفس صلابة الزجاج”.

وذلك لأن المواد تحصل على تمددها من السائل الأيوني الذي يستقر في الفراغات بين جزيئات البوليمر الأكثر صلابة ويدفعها بعيدًا، في حين أن قوتها تأتي من الجذب الكهروستاتيكي بين جزيئات السائل المشحونة والبوليمرات، مما يمنعها من الانفصال تمامًا عن بعضها البعض. بعضها البعض.

يمكن للمواد الهلامية الزجاجية أيضًا أن تشفى ذاتيًا، حيث يمكن إصلاح القطع أو الكسر عن طريق تطبيق الحرارة، مما يجعل الجزيئات الموجودة على الحواف المكسورة تتواصل من جديد. يقول ريتشارد هوجنبوم من جامعة غنت في بلجيكا إن هذا قد يجعلها مفيدة في بعض الحالات عند استخدام المواد البلاستيكية التقليدية، ولكن قد يلزم تعديل الصيغة بحيث تصبح طرية فقط عند درجات حرارة عالية بما يكفي حتى لا يحدث هذا عن طريق الخطأ.