الهلام الذكي المطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد يتغيّر شكله عند تعرّضه للضوء

استلهامًا من الجلد المتغيّر اللون للحبار والأخطبوطات، ابتكر مهندسو جامعة روتجرز هلامًا ذكيًّا مطبوعًا بتقنية ثلاثية الأبعاد يتفاعل مع الضوء بتغيير شكله، ليعمل كـ"عضلة اصطناعية" قد تفتح آفاقًا لتمويه عسكري متكيّف، وروبوتات ليّنة، وشاشات مرِنة. كما طوّر الفريق مادة مطاطية مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد قادرة على تغيير ألوانها استجابةً لتغيّرات الضوء، وذلك وفقًا لدراستهم المنشورة في دورية ACS Applied Materials & Interfaces.

يعتمد هذا الابتكار على القدرة المذهلة لرأسيّات الأرجل مثل الحبار والأخطبوطات على تعديل لون وملمس جلدها الناعم لأغراض التمويه والتواصل. ويتحقّق ذلك عبر آلاف الخلايا الصبغية، المُسمّاة chromatophores، المنتشرة في جلودها.

"تُستخدم الشاشات الإلكترونية في كل مكان، وعلى الرغم من التقدّم الملحوظ لجعلها أرقّ، وأكبر، وأكثر سطوعًا، فإنها لا تزال تعتمد على مواد صلبة، ممّا يقيّد الأشكال التي يمكن أن تتّخذها وكيفية تفاعلها مع الأسطح ثلاثية الأبعاد"، قال المؤلف الرئيسي Howon Lee، أستاذ مساعد في قسم الهندسة الميكانيكية وهندسة الطيران في كلية الهندسة بجامعة روتجرز-نيو برونزويك. "وتهدف أبحاثنا إلى منهج هندسي جديد يُمكِّن من إضافة تمويه ديناميكي إلى المواد اللينة، إلى جانب إنشاء شاشات مرِنة وملوّنة."

طوّر مهندسو جامعة روتجرز هلامًا مائيًّا قابلًا للطباعة ثلاثية الأبعاد — أو ما أطلقوا عليه "الهلام الذكي" — قادرًا على استشعار الضوء وتغيير شكله استجابةً له. وتُعدّ الهلامات المائية مواد بوليمرية قادرة على احتجاز كميات كبيرة من الماء مع الحفاظ على شكلها وبقائها متماسكة، كما يتواجد بعضها في جسم الإنسان وفي منتجات مثل جيل-أو والحفاضات والعدسات اللاصقة. ودمج الفريق مادة نانوية حسّاسة للضوء في الهلام المائي، مُحوِّلًا إيّاه إلى "عضلة اصطناعية" تتقلّص عند تسليط الضوء. وعند دمجه مع مطاط مطبوع ثلاثي الأبعاد، يُظهر الهلام الذكي تغيُّرًا في الألوان، بما يخلق تأثير تمويه ديناميكي.

تشمل الخطوات التالية تحسين حساسية التقنية ووقت الاستجابة وإمكانات التوسّع إلى نطاقات أكبر، بالإضافة إلى التغليف والمتانة.

المؤلفون والدعم:

المؤلفان الرئيسيان هما Daehoon Han، الحاصل على درجة الدكتوراه من جامعة روتجرز ويعمل حاليًا باحثًا ما بعد الدكتوراه في جامعة مينيسوتا، وYueping Wang، طالب دكتوراه في جامعة روتجرز. كما ساهم طالب الدكتوراه Chen Yang من جامعة روتجرز في هذه الدراسة. وقد قدّم كلٌّ من مجلس أبحاث جامعة روتجرز والمؤسَّسة الوطنية للعلوم الدعم لهذا العمل.