طوّر باحثون مادةً جديدةً من البولي يوريثان المطاطي تعتمد على شبكة تساهمية ديناميكية متكيّفة مشتقة من حمض الأسكوربيك (A-CCANs). وبفضل الاستفادة من التأثير التآزري للتوتوميرية الكيتو-إينولية وروابط الكربامات الديناميكية، تتميز هذه المادة بخصائص استثنائية: درجة حرارة تحلل حراري تبلغ 345 درجة مئوية، وإجهاد كسر يبلغ 0.88 جيجا باسكال، وقوة ضغط تبلغ 268.3 ميجا باسكال (امتصاص طاقة يبلغ 68.93 ميجا جول/م³)، وإجهاد متبقٍ أقل من 0.02 بعد 20000 دورة. كما تُظهر هذه المادة قدرةً على التئام ذاتي في غضون ثوانٍ، وكفاءة إعادة تدوير تصل إلى 90%، مما يوفر حلاً ثورياً للتطبيقات في الأجهزة الذكية والمواد الإنشائية.
ابتكرت هذه الدراسة الرائدة شبكة تساهمية ديناميكية قابلة للتكيف (A-CCANs) باستخدام حمض الأسكوربيك كوحدة بناء أساسية. ومن خلال تصميم دقيق لعملية التماكب الكيتو-إينولي وروابط الكربامات الديناميكية، تم ابتكار مطاط بولي يوريثان استثنائي. تُظهر هذه المادة مقاومة حرارية مماثلة لمادة البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) - حيث تصل درجة حرارة تحللها الحراري إلى 345 درجة مئوية - مع تحقيق توازن مثالي بين الصلابة والمرونة: إجهاد كسر حقيقي يبلغ 0.88 جيجا باسكال، والقدرة على الحفاظ على إجهاد قدره 268.3 ميجا باسكال تحت ضغط انضغاط بنسبة 99.9% مع امتصاص طاقة قدرها 68.93 ميجا جول/م³. والأكثر إثارة للإعجاب، أن هذه المادة تُظهر إجهادًا متبقيًا أقل من 0.02% بعد 20,000 دورة ميكانيكية، وتُصلح نفسها ذاتيًا في غضون ثانية واحدة، وتحقق كفاءة إعادة تدوير تصل إلى 90%. توفر استراتيجية التصميم هذه، التي تحقق المثل القائل "امتلاك كل من السمكة ومخلب الدب"، حلاً ثورياً لتطبيقات مثل الأجهزة القابلة للارتداء الذكية ومواد التبطين في صناعة الطيران، حيث تعتبر كل من القوة الميكانيكية والمتانة البيئية أمراً بالغ الأهمية.
تاريخ النشر: 28 أغسطس 2025