طباعة سريعة رباعية الأبعاد باستخدام بوليمرات تتميز بذاكرة الشكل
تاريخ النشر: 23rd, December 2023 GMT
نشر موقع "phys.org" تقريرا للدكتور ثاماراسي جيواندارا قال فيه إن البوليمرات المتميزة بذاكرة الشكل أو المواد المتغيرة الشكل تُعتبر مواد ذكية اكتسبت اهتماما كبيرا في علوم المواد والهندسة الطبية الحيوية في السنوات الأخيرة لبناء الهياكل والأجهزة الذكية. معالجة الضوء الرقمية هي طريقة تعتمد على البلمرة الضوئية مع تقنية أسرع بكثير لطباعة طبقة كاملة في خطوة واحدة لإنشاء مواد ذكية.
قام فهد علام وفريق من العلماء في الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر والهندسة النووية في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية بالمملكة العربية السعودية بتطوير طريقة سهلة وسريعة لطباعة ثلاثية الأبعاد لهياكل ذكية تعتمد على البوليمر وذاكرة الشكل مع الطباعة الضوئية الرقمية. طابعة ثلاثية الأبعاد ومادة صمغية مخصصة.
لقد قاموا بدمج البلورات السائلة (مادة يمكن أن تغير شكلها مع درجة الحرارة) مع المادة الصمغية، لتقديم خصائص ذاكرة الشكل للطباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة للهياكل التي تستجيب للحرارة - مع تجنب تعقيد تحضير المادة الصمغية. قام الفريق بطباعة الهياكل بأشكال هندسية مختلفة وقياس استجابة ذاكرة الشكل. يمكن تحضير البوليمرات ذات ذاكرة الشكل بسهولة لاستخدامها كأدوات ذكية وألعاب ومواد فائقة.
تم نشر ورقة البحث في مجلةNPG Asia Materials.
تنتمي البوليمرات المتميزة بذاكرة الشكل إلى فئة البوليمرات الذكية ثنائية الشكل التي يمكن أن تخضع لتشوه ميكانيكي وتعود إلى شكلها الأصلي استجابة للمعايير البيئية. تعتمد استعادة البوليمر المتميزبذاكرة الشكل على استخدام المحفزات الخارجية مثل الحرارة والضوء والكهرباء والرطوبة وتغيرات الرقم الهيدروجيني (pH).
مثل هذه المواد عبارة عن تركيبات متغيرة الشكل وقد اكتسبت اهتماما كبيرا في السنوات الأخيرة نظرا لتعدد استخداماتها وصلاحيتها الصناعية. وأظهر فريق البحث طباعة رباعية الأبعاد لبوليمرات تتمتع بذاكرة الشكل عبر معالجة الضوء الرقمية. طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد تعتمد على بلمرة ضوئية. سلطت النتائج الضوء على مدى ملاءمة الهياكل المعقدة المطبوعة ثلاثية الأبعاد لمجموعة متنوعة من التطبيقات.
قام فريق البحث بالتحقيق في تأثير ذاكرة الشكل للعينات المطبوعة ثلاثية الأبعاد من خلال دراسة عملية إدخال الشكل واستعادته. أتاحت هذه الطريقة طباعة سهلة وعالية الدقة لتصميمات ثلاثية الأبعاد معقدة. تعتبر هذه التركيبات مفيدة عبر مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل الرقع الذكية المرنة والأدوات الميكانيكية ذات الحجم المتغير والألعاب القابلة للتشوه. في هذا العمل، طور علام وزملاؤه بوليمرا ذا ذاكرة شكلية يعتمد على البلورات السائلة ممزوجة بمادة صمغية قابلة للمعالجة ضوئيا، لتطوير بوليمر شبه بلوري ووصف آلية عمله، بناء على دراسات سابقة.
لاحظ الفريق الشكل الداخلي للمقاطع العرضية المطبوعة ثلاثية الأبعاد مع أو بدون بلورات سائلة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح. ثم لاحظوا استجابات البوليمرات ذات الذاكرة الشكلية بالنسبة لقدرتها على التعافي بعد حمل وزن. أظهر العمل الحالي تأثير معالجة الضوء الرقمي ثلاثي الأبعاد لإنشاء بوليمرات ذات ذاكرة شكلية مع تأثيرات رباعية الأبعاد. قام العلماء بقياس استجابة ذاكرة الشكل لإظهار نسبة زاوية الاسترداد مقابل الوقت.
استكشف الباحثون التطبيقات الواعدة لبوليمرات الذاكرة الذكية المطبوعة ثلاثية الأبعاد. ولتحقيق ذلك، حدد علام وزملاؤه الخواص الميكانيكية للمواد عن طريق إجراء اختبارات الشد على عينة من عظام الكلاب، لإظهار كيف يمكن ضبط الخواص الميكانيكية للمواد المطبوعة من خلال تنظيم شكل الهياكل الشبكية.
وأكدوا قابلية الضبط الميكانيكي للمواد الذكية عن طريق إجراء عمليات محاكاة العناصر المحدودة، وقارنوا النتائج التجريبية مع اختبارات الشد من تحليل العناصر المحدودة. تم الاتفاق على الأداء الميكانيكي للشبكات ثنائية الأبعاد التي تمت ملاحظتها من خلال التجربة والتنبؤ بها من خلال المحاكاة. واستنادا إلى المرونة وقابلية التمدد، اختبر علام وفريقه العينات لاختبار الضغط ولتطبيقات استشعار حركة المفاصل.
لتسهيل حركة المفاصل من خلال تكامل البوليمر، قام العلماء بتطبيق طلاء موصل مصنوع من الفضة النانوية كقطب كهربائي. وقاموا بقياس التغيرات في المقاومة الكهربائية عن طريق تمديد وضغط الهيكل لتسهيل الحركة لدى المرضى.
أظهرت نتائج قياس مقاومة رقعة القطب الكهربائي الشبكة المُجهزة إمكانية استخدامها كرقعة ذكية لاستشعار حركة المفصل. يمكن تطبيق ذلك على الركبة البشرية أو مفصل الكوع أو الطرف الاصطناعي أو الأطراف الحقيقية لاستشعار الحركة. يمكن تخصيص بقع الأقطاب الكهربائية هذه حسب حجم المريض ضمن عمليات تصنيع سهلة وسريعة.
وبهذه الطريقة، قدم فهد علام وفريقه طريقة لطباعة مواد ذكية ثلاثية الأبعاد من خلال استخدام بوليمرات ذاكرة الشكل أولا لتصنيع سهل وسريع من خلال معالجة الضوء الرقمية.
وقام العلماء بتخصيص النماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء هياكل تتغير مع مرور الوقت، وهو ما يُعرف بالطباعة رباعية الأبعاد. لقد حققوا ذلك من خلال الجمع بين البلورات السائلة والمواد الصمغية وطباعتها باستخدام طابعة مكتبية تجارية ثلاثية الأبعاد. استخدم الباحثون هذه الطريقة لتصنيع مجموعة متنوعة من الأشياء المعقدة بما في ذلك الرقع الشبكية والألعاب القابلة للطي ومواد التغليف الذكي والمفاتيح الميكانيكية.
قام العلماء بتعريض هذه الأجسام للحرارة لتغيير شكلها بشكل مؤقت، ولتطبيقات لاحقة لاستعادة الشكل. استخدم الفريق اختبارات الشد لإظهار الطبيعة القابلة للتعديل للبوليمرات ذات الذاكرة الشكلية، لتلبية تطبيقات محددة في الهندسة الطبية الحيوية. تعتبر هذه البقع الشبكية المطبوعة ثلاثية الأبعاد مناسبة تماما لاستشعار الضغط في تطبيقات حركة المفاصل. وسجل الباحثون التغيرات في المقاومة الكهربائية من الرقعة الذكية المطبوعة ثلاثية الأبعاد للكشف عن الحركة في مفاصل الأطراف الصناعية وأذرع المرضى.
المصدر: عربي21
كلمات دلالية: سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي تكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم الطباعة علوم طباعة المزيد في تكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا سياسة سياسة تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا سياسة اقتصاد رياضة صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة معالجة الضوء من خلال
إقرأ أيضاً:
«ريمونتادا» رائعة بـ «رباعية» أمام أتلتيكو مدريد.. إنه برشلونة!
مدريد (أ ف ب)
حقق برشلونة «ريمونتادا» رائعة محولاً تأخره بهدفين إلى فوز على مضيفه أتلتيكو مدريد 4-2، في قمة المرحلة الثامنة والعشرين من الدوري الإسباني لكرة القدم، مستعيداً صدارة خسرها لمدة 24 ساعة لمصلحة الغريم التقليدي ريال مدريد.
ومنح الأرجنتيني خوليان ألفاريز (45) والبديل النرويجي ألكسندر سورلوث (70) التقدم لأتلتيكو، قبل أن يسجل البولندي روبرت ليفاندوفسكي هدف تقليص الفارق (72) ويعادل البديل فيران توريس النتيجة (78).
وحين بدا أن المباراة تتجه نحو التعادل الذي يخدم الريال، منح الشاب الموهوب لامين يامال الهدف الثالث لبرشلونة (90+2)، قبل أن يؤكد توريس الفوز (90+8).
واستعاد برشلونة الصدارة برصيد 60 نقطة وبفارق الأهداف عن ريال مدريد الفائز على فياريال 2-1.
وحافظ فريق المدرب الألماني هانزي فليك على سلسلة مبارياته من دون خسارة ووصل إلى 18 مباراة في مختلف المسابقات (15 فوزاً و3 تعادلات).
وكانت آخر خسارة للفريق الكاتالوني في «الليجا» أمام أتلتيكو مدريد بالذات 1-2 في 21 ديسمبر الماضي، عندما انتزع «روخيبلانكوس» صدارة الترتيب من «بلاوجرانا».
ولا يزال برشلونة ينافس قارياً، بعدما بلغ الدور ربع النهائي من دوري أبطال أوروبا، حيث سيواجه بوروسيا دورتموند الألماني، فيما ودّع أتلتيكو من ربع النهائي بخروجه بركلات الترجيح أمام الريال.
ولم يبقَ أمام فريق المدرب الأرجنتيني دييجو سيميوني الذي تجمد رصيده عند 56 نقطة في المركز الثالث، سوى المنافسة على لقب «الليجا» الغائب منذ موسم 2020-2021، والكأس منذ 2013، علماً أنه تعادل مع برشلونة 4-4 ذهاباً على أرض الأخير في ذهاب نصف النهائي، ويلتقيان إياباً في ميتروبوليتانو في الثاني من أبريل المقبل.
وافتتح أصحاب الضيافة التسجيل عبر ألفاريز الذي وصلته تمريرة من مواطنه جوليانو، نجل مدربه الارجنتيني دييجو سيميوني، بعد عرضية من الفرنسي أنطوان جريزمان (45).
وأضاف سورلوث الهدف الثاني بعد 10 دقائق من دخوله بتسديدة قريبة إثر تمريرة من الإنجليزي كونور جالاجر (70).
واعترض لاعبو برشلونة على الهدف على أساس وجود لمسة يد على الأرجنتيني رودريجو دي بول الذي لعب الكرة إلى جالاجر، لكن الحكم الذي عاد إلى حكم الفيديو المساعد «الفار» أكد الهدف.
وسرعان ما قلص ليفاندوفسكي النتيجة، حين استلم بصدره كرة من إينيجو مارتينيز، وسددها قوية داخل المرمى (72).
وأدرك البديل توريس التعادل برأسية جميلة بعد عرضية من القائد الدولي البرازيلي رافينيا وسط غياب للرقابة الدفاعية (78).
وتراجع أتلتيكو إلى الدفاع وسط ضغط لاعبي برشلونة، حتى أعطى يامال التقدم لفريقه للمرة الأولى بتسديدة من خارج المنطقة ارتطمت بجسم المدافع الموزامبيقي رينيلدو ماندافا وخادعت الحارس السلوفيني يان أوبلاك (90+2).
وأكّد توريس الفوز حين استغل خطأ مزدوجاً من الدفاع وأضاف هدفه الثاني الشخصي والرابع لفريقه (90+8).
خبير إسرائيلي: الشرع مستعد للتعاون مع إسرائيل بشرط واحد