ديدان القز المغذاة بالجرافين تنتج خيوط حرير فائقة القوة وناقلة للكهرباء

طعام خارق للديدان

يعتبر الحرير من الألياف الطبيعية المستخدمة بكثرة في الصناعات النسيجية، ليس لجماله وحسب، بل لقوته الميكانيكية، وقد أظهرت إحدى الدراسات أن خيوط القز تصبح أكثر قوة وقساوة عندما يتم تقديم الأنابيب النانوية الكربونية والجرافين كطعام للديدان.

يُنظر للجرافين - وهو جسيم كربوني فائق الصغر - على أنه "المادة المعجزة"، وقد أظهر إمكانية لاستخدامه في تطبيقات عديدة في الطاقة، والإلكترونيات، والطب وغيرها. تقوم ديدان القز - وهي يرقات فراشات الحرير - بنسج خيطانها من بروتينات الحرير التي يتم إنتاجها في غددها اللعابية، وقد ركزت دراسة قادها ينج ينج زهانج من جامعة تسينج هوا على دراسة آثار إضافة الجرافين إلى طعام دودة القز المؤلف من أوراق التوت.

قام الباحثون برش أوراق التوت بمحاليل مائية تحوي ما يساوي 0.2% من وزنها من الأنابيب الكربونية النانوية أو الجرافين، ومن ثم قاموا بجمع الحرير الذي نسجت الديدان شرانقها به. يعتبر جمع الحرير بعد نسج الشرانق عملية اعتيادية في إنتاج الحرير، وبالتالي فإن إطعام الديدان الأنابيب النانوية الكربونية أو الجرافين كان أسهل بكثير من معالجة الحرير العادي بهذه المواد بعد إنتاجه وجمعه.

وفقاً للدراسة، فإن الحرير المحسّن بالكربون أقسى بمرتين من الحرير العادي، وقادر على تحمل قوة شد أكثر بمقدار 50% قبل أن ينقطع. اختبر فريق زهانج البنية والناقلية الكهربائية بعد تسخين ألياف الحرير إلى درجة 1,050 مئوية (1,922 درجة فهرنهايت) لكربنة بروتين الحرير (تحويله إلى كربون)، ووجدوا أن الحرير المحسن بالكربون ناقلٌ للكهرباء. إضافة إلى ذلك، فإن التصوير الطيفي والمجهري يظهر أن ألياف الحرير المعدلة كانت ذات بنية بلورية أكثر انتظاماً.

يمكن للألبسة المصنوعة من الأقمشةالذكية أن تستخدم في تطبيقات أكثر بكثير من المصنوعة من مواد تقليدية. يمكن لنسيج ناقل للكهرباء مصنوع من هذا الحرير المحسن بالكربون أن يستخدم في تطبيقات الميكانيك الحيوي، بحيث يظهر للرياضي قوى الشد والضغط المطبقة على مناطق معينة من جسده أثناء التدريبات القاسية. ويمكن استخدام هذه الأقمشة في تقنيات ألبسة إلكترونية قادرة على "التواصل معالهواتف الذكية"، كما يمكن للعلماء إدخال هذا الحرير المحسن في الزرعاتالطبية المنحلة حيوياً.

وفقاً للعالم ياوبينج زهانج، المتخصصبعلم المواد في جامعة دونج هوا، فإن الطريقة التي استخدمها فريق جامعة تسينج هوا "طريقة سهلة لإنتاج ألياف حرير عالية التحمل بكميات كبيرة"، وبالتالي فمن الممكن أننا اقتربنا خطوة إضافية نحو مستقبل مثير من التقنيات القابلة للارتداء المتوافرة بكثرة، والتي يمكن أن تحسّن حياة الجميع.