طور الباحثون في جامعة كاليفورنيا، ميرسيد، مادة مرنة موصلة يمكنها في يوم من الأيام تحسين متانة الأجهزة القابلة للارتداء مثل الساعات الذكية. تتمتع المادة الجديدة بمتانة تكيفية، مما يعني أنها تصبح أقوى عند تمديدها أو صدمها. ومن الغريب أن هذه المادة مستوحاة من المطبخ.
أشارت جيسيكا وانغ، الباحثة الرئيسية في المشروع، إلى أنه عندما يتم تحريك نشا الذرة والماء معًا ببطء، تتحرك ملعقة التحريك بسهولة عبر الخليط. عندما تقوم بإزالة الملعقة ومحاولة إدخالها مرة أخرى بالقوة، ستحصل على نتيجة مختلفة. هذا هو سلوك السوائل غير النيوتونية. وقال وانغ: "الأمر يشبه طعن سطح صلب ولم تعد الملعقة قادرة على الدخول".
كان هدف الفريق هو محاكاة هذه الخاصية الغريبة في المواد الصلبة الموصلة. ولتحقيق هدفهم، كان على الفريق تحديد التركيبة الصحيحة من البوليمرات المترافقة، وهي شرائح طويلة من الجزيئات الموصلة على شكل خيوط السباغيتي. تنكسر معظم البوليمرات المرنة عند تعرضها لتأثيرات متكررة أو سريعة أو شديدة.
استخدم الباحثون أولاً محلولًا مائيًا مكونًا من أربعة بوليمرات: بولي يشبه السباغيتي (2-أكريلاميد-2-حمض ميثيل بروبان سلفونيك)، وجزيئات بولي أنيلين أقصر، ومزيج موصل يسمى بولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) بوليسترين سلفونات (PEDOT:PSS).
لقد قاموا بتعديل الصيغة لتحسين التوصيل والمتانة التكيفية. على سبيل المثال، تؤدي إضافة 10% PEDOT:PSS إلى المزيج إلى تحسين الموصلية والمتانة التكيفية.
حاول الفريق أيضًا إضافة جزيئات صغيرة إلى الخليط، مع ملاحظة كيف غيّرت كل مادة مضافة خصائص البوليمر. وفي النهاية، أدت إضافات الجسيمات النانوية المشحونة إيجابيًا إلى تحسين الوظيفة التكيفية.
وقال دي وو، باحث ما بعد الدكتوراه في المختبر: "إن إضافة جزيئات موجبة الشحنة إلى مادتنا يجعلها أقوى بمعدلات تمدد أعلى".
قد تتضمن التطبيقات العملية أحزمة مدمجة وأجهزة استشعار خلفية للساعات الذكية التي يمكنها بسهولة تحمل بيئة الحياة اليومية القاسية على معصم الإنسان. يمكن أن يكون للمادة المرنة أيضًا تطبيقات طبية، وربما يتم دمجها في الأجهزة القابلة للارتداء مثل أجهزة استشعار القلب والأوعية الدموية أو أجهزة مراقبة نسبة الجلوكوز في الدم.
حتى أن وو وفريقه قاموا بتعديل نسخة مبكرة من المادة المناسبة للطباعة ثلاثية الأبعاد وقاموا بإنشاء نسخة طبق الأصل من يد بشرية لإثبات إمكانية استخدامها كأطراف صناعية.
وقال وانغ: "إن لديها العديد من مجالات التطبيق المحتملة، ونحن متحمسون لمعرفة أين ستأخذنا هذه الميزة الجديدة غير التقليدية".