مواد ذكية مستوحاة من إسفنج البحر: ثورة قادمة في الطيران والطب

ابتكر باحثون أمريكيون جيلاً جديداً من المواد الذكية خفيفة الوزن، تتميز بمتانة عالية وكفاءة في تدفق الهواء والماء، مستلهمين تصميمها من البنية الطبيعية لإسفنجة بحرية. هذه الخطوة الواعدة قد تفتح أبواباً لتطبيقات متقدمة في مجالات الطيران، والهندسة البحرية، والطب.

وفقاً لما نشره الموقع العلمي Knowridge، أجريت هذه الدراسة بالتعاون بين باحثين من جامعتي كاليفورنيا في بيركلي وهارفارد، ونُشرت نتائجها في دورية Nature Communications. استلهم الباحثون تصميم المواد الجديدة من إسفنجة “سلة زهرة فينوس” الزجاجية، وهي كائن بحري يعيش في أعماق تتجاوز 500 متر تحت سطح البحر، وتشتهر بهيكلها القوي والخفيف الذي يوجه المياه بكفاءة.

تم تطوير نظام حاسوبي لمحاكاة البنية الهندسية للإسفنجة الطبيعية، مما مكن من تصميم مواد تجمع بين الصلابة الميكانيكية وكفاءة تدفق السوائل، وهما خاصيتان يصعب تحقيقهما معاً في المواد الهندسية التقليدية.

أثبتت الاختبارات التي أجريت على نماذج مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد أن المواد الجديدة قادرة على تحمل أوزان أكبر بنسبة تصل إلى 140 بالمئة قبل أن تنكسر. كما أنها تقلل من الاهتزازات الناتجة عن حركة الهواء أو الماء، مما يعزز كفاءتها في التطبيقات الهندسية المختلفة.

وأوضح الباحثون أن إسفنجة “سلة زهرة فينوس” تُعد من الكائنات البحرية الفريدة، حيث يتميز هيكلها الزجاجي بخفة الوزن والمتانة، مما يمكنها من الصمود أمام الضغوط الشديدة والتيارات القوية في أعماق المحيط. هذا الهيكل المذهل كان مصدر إلهام أساسي للباحثين في ابتكار مواد هندسية متطورة.

من المتوقع أن تساهم هذه النتائج في تطوير مواد أكثر كفاءة واستدامة، لتُستخدم في الصناعات المتقدمة، خاصة في قطاعات الطيران، والهندسة البحرية، والتطبيقات الطبية.