מאת: יעל הלפמן כהן
קשקשי האצטרובל ידועים ביכולתם להיפתח ולהיסגר בתגובה לרמות הלחות באוויר. במחקר זה יושם העיקרון המבני של קשקשי האיצטרובל באמצעות מבני ג'לטין ותחמוצת ברזל, המדגימים את התגובה לרמות לחות וטמפרטורה שונות.
חומר בעל זיכרון צורה הוא סוג של חומר "חכם", המסוגל לשנות צורה בתגובה לגירוי חיצוני. חוקרים מהמכון הטכנולוגי ETZ שבציריך יצרו משהו מעט שונה. בהשראת אצטרובל האורן הם פיתחו תהליך, המאפשר לטווח רחב יותר של חומרים להשיג טווח רחב יותר של צורות.
הפרויקט, בניהולו של פרופ' אנדרי סטודרט, התחיל במחקר לגבי האופן שבו נסגרים קשקשי האורן כאשר הם רטובים ונפתחים כאשר הם יבשים. מסתבר שכל קשקש מורכב משתי שכבות העשויות מאותו החומר. סיבים נוקשים בכל אחת מהשכבות האלה מונחים בכיוון אחד בשכבה אחת ובכיוון אחר בשכבה השנייה. בתגובה ללחות, שתי השכבות מתנפחות, אך כיוון הסיבים גורם להם להתנפח בכיוונים שונים. התוצאה היא שצד אחד של הקשקש נמתח לאורך כאשר הצד השני מתעקם. כתוצאה מכך הקשקש נסגר.
תמונה מאת Fir0002 תחת רישיון GNU 1.2
בעבר כבר שמענו על פיתוח בדים חכמים, המבוססים על מבנה השכבות של האצטרובל המאפשר אוורור של הבד בתנאי אקלים לחים. מחקר זה מתמקד ביישום העיקרון המבני (השונות בכיווניות הסיבים בין שתי השכבות) לפיתוח חומרים חדשים. החוקרים לקחו חומר בעל יכולת תפיחה, ג'לטין, והוסיפו לו חלקיקי תחמוצת אלומיניום כתחליף לסיבים. את התערובת שפכו לתבניות מרובעות. מכיוון שהחלקיקים צופו בתחמוצת ברזל, ניתן היה ליישר אותם בכיוון מסוים באמצעות שדה מגנטי. ברגע ששכבה אחת של תערובת הג'לטין נוצרה, הם מזגו שכבה נוספת מעליה. שכבה זו הייתה זהה לראשונה, למעט העובדה שכאן החלקיקים יושרו לכיוון אחר.
בהמשך נחתך חומר זה לרצועות, בהתאם לכיוון החתך ביחס לכיווניות של החלקיקים, הרצועות הגיבו באופן שונה לחשיפה ללחות. רצועות אחרות, העשויות מפולימר אחר, הגיבו גם ללחות וגם לטמפרטורה.
פרופ' סטודרט טוען, שכל חומר המגיב לגירוי חיצוני יכול לשמש כבסיס למבנים אלו, כאשר החלקיקים יכולים להיות עשויים מחומרים שונים, מכיוון שהם מצופים בתחמוצת ברזל בכל מקרה. בין האפליקציות האפשריות לחומרים אלה אפשר למנות חלקים קרמיים המעצבים עצמם לתוך צורה נדרשת, או שתלים מתכלים המתאימים עצמם לצורה הנדרשת, ואשר הופכים לפעילים רק כאשר הם ממוקמים בחלק הנכון בגוף.
למקור הידיעה
קשקשי האצטרובל ידועים ביכולתם להיפתח ולהיסגר בתגובה לרמות הלחות באוויר. במחקר זה יושם העיקרון המבני של קשקשי האיצטרובל באמצעות מבני ג'לטין ותחמוצת ברזל, המדגימים את התגובה לרמות לחות וטמפרטורה שונות.
חומר בעל זיכרון צורה הוא סוג של חומר "חכם", המסוגל לשנות צורה בתגובה לגירוי חיצוני. חוקרים מהמכון הטכנולוגי ETZ שבציריך יצרו משהו מעט שונה. בהשראת אצטרובל האורן הם פיתחו תהליך, המאפשר לטווח רחב יותר של חומרים להשיג טווח רחב יותר של צורות.
הפרויקט, בניהולו של פרופ' אנדרי סטודרט, התחיל במחקר לגבי האופן שבו נסגרים קשקשי האורן כאשר הם רטובים ונפתחים כאשר הם יבשים. מסתבר שכל קשקש מורכב משתי שכבות העשויות מאותו החומר. סיבים נוקשים בכל אחת מהשכבות האלה מונחים בכיוון אחד בשכבה אחת ובכיוון אחר בשכבה השנייה. בתגובה ללחות, שתי השכבות מתנפחות, אך כיוון הסיבים גורם להם להתנפח בכיוונים שונים. התוצאה היא שצד אחד של הקשקש נמתח לאורך כאשר הצד השני מתעקם. כתוצאה מכך הקשקש נסגר.
בעבר כבר שמענו על פיתוח בדים חכמים, המבוססים על מבנה השכבות של האצטרובל המאפשר אוורור של הבד בתנאי אקלים לחים. מחקר זה מתמקד ביישום העיקרון המבני (השונות בכיווניות הסיבים בין שתי השכבות) לפיתוח חומרים חדשים. החוקרים לקחו חומר בעל יכולת תפיחה, ג'לטין, והוסיפו לו חלקיקי תחמוצת אלומיניום כתחליף לסיבים. את התערובת שפכו לתבניות מרובעות. מכיוון שהחלקיקים צופו בתחמוצת ברזל, ניתן היה ליישר אותם בכיוון מסוים באמצעות שדה מגנטי. ברגע ששכבה אחת של תערובת הג'לטין נוצרה, הם מזגו שכבה נוספת מעליה. שכבה זו הייתה זהה לראשונה, למעט העובדה שכאן החלקיקים יושרו לכיוון אחר.
בהמשך נחתך חומר זה לרצועות, בהתאם לכיוון החתך ביחס לכיווניות של החלקיקים, הרצועות הגיבו באופן שונה לחשיפה ללחות. רצועות אחרות, העשויות מפולימר אחר, הגיבו גם ללחות וגם לטמפרטורה.
פרופ' סטודרט טוען, שכל חומר המגיב לגירוי חיצוני יכול לשמש כבסיס למבנים אלו, כאשר החלקיקים יכולים להיות עשויים מחומרים שונים, מכיוון שהם מצופים בתחמוצת ברזל בכל מקרה. בין האפליקציות האפשריות לחומרים אלה אפשר למנות חלקים קרמיים המעצבים עצמם לתוך צורה נדרשת, או שתלים מתכלים המתאימים עצמם לצורה הנדרשת, ואשר הופכים לפעילים רק כאשר הם ממוקמים בחלק הנכון בגוף.
למקור הידיעה
