طبع باحثون في جامعة ولاية كارولينا الشمالية هياكل شبكية مرنة ثلاثية الأبعاد يُمكن التحكم بها باستخدام حقول مغناطيسية في أثناء تعويمها على الماء، ويمكن لهذه الهياكل حمل الأجسام الصغيرة ونقل قطرات الماء؛ مما يمنحها القدرة على أن تكون مفيدة مثل الروبوتات الطرية التي تحاكي المخلوقات التي تعيش على السطوح المائية أو التي يمكن أن تكون بمنزلة خرائط الأنسجة(1) "التي توجه الأنسجة للالتئام عند تضررها"(3).

"هذا البحث يبين القدرات في المجال الناشئ من الجمع بين الطباعة الثلاثية الأبعاد والروبوتات الطرية"، كما يقول أورلين فيلييف، س.فرانك ودوريس كلبرسون وهو أستاذ متميز في الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية في ولاية نورث كارولاينا ومؤلف ورقة تصف البحث(1).

لإنشاء هذه البنيات؛ صنع الباحثون "حبرًا" من ميكروبيدات "جزيئات" السيليكون المرتبط بالسيليكون السائل والمضمّن بالماء؛ لينتج لدينا "مركب ذو انسيابية متغيرة ذو بنية معجونية" أشبه بمعجون الأسنان العادي، الذي يمكن ضغطه بسهولة من الأنبوب ثم يحافظ على شكله على فرشاة أسنانك دون أن يسيل، واستخدم الباحثون طابعة ثلاثية الأبعاد؛ لتشكيل المعجون في أشكال تشبه الشبكة، ثم تعالج هذه المواد في فرن لإنشاء هياكل سيليكونية مرنة يمكن التحكم بها - تمديدها وتقليصها - من خلال استخدام الحقول المغناطيسية.

"هذا المعجون المدعَّم يسمح لنا بإنشاء هياكل فائقة النعومة ومرنة" كما يقول سانجول روه وهو طالب دكتوراه في ولاية كارولينا الشمالية وطالب في مختبر فيلييف والمؤلف الأول في الورقة.

وأضاف جوزيف ترايسي أستاذ علوم المواد والهندسة والمدقق الرئيسي في المشروع: "إن دمج جزيئات الكربونيل الحديدي المتوفرة على نطاق واسع ولديها مغنطة عالية يسمح لنا بنقل استجابة قوية لتدرجات المجال المغناطيسي".

"الهياكل قابلة للتحجيم auxetic أيضًا؛ مما يعني أنه يمكن توسيعها وبنائها في جميع الاتجاهات"، ووضَّح ذلك فيليف متابعًا مع الطباعة الثلاثية الأبعاد؛ فيمكننا التحكم في الشكل قبل وحتى بعد تطبيق المجال المغناطيسي".

خصائص هذه البِنى تسمح باستخدامها في أثناء العوم على الماء أيضًا على غرار خطافات الماء أو الحشرات التي تتحرك أو تقفز عبر سطوح المياه، وقال روه إن محاكاة الأنسجة الحية في الجسم هو تطبيق آخر محتمل لهذه البِنى.

في الورقة البحثيَّة التي نشرت في إصدار خاص من Advanced Materials Technologies  أظهر الباحثون كيف تمكنوا من تصميم شبكات قابلة لإعادة التشكيل والبناء، وهي بنية يمكن أن "تمسك" كرة صغيرة من رقائق الألومنيوم وبنية يمكنها "حمل"  قطرة مياه واحدة ثم إطلاقها عند الحاجة من خلال الشبكة.

وقال فيليف: "في الوقت الحالي، هذه مرحلة مبكرة من حيث المبدأ بالنسبة لمحرك آلي طري".

بالفعل على الرغم من أن الفريق يتطلع نحو الخطوات الآتية لهذه المادة الذكية، وكما هو موضح بالتفصيل في استنتاجات الدراسات المنشورة "البحث المستقبلي في مثل هذه الهياكل قد يورث إنتاج أدوات وأجهزة ذكية مبتكرة ومتعددة الوظائف تتأثر بالحقول المغناطيسية وذات بِنًى ثنائية وثلاثية الأبعاد".

علاوة على ذلك؛ "هذه الفئة الجديدة من المحركات المغناطيسية الناتجة بفضل تقنية الطباعة الثلاثية الأبعاد تمكِّن من حياكة تطبيقات محتملة ضمن الأنسجة تمتد على خرائط الأنسجة النشطة لمولدات الخلايا وأنواع مختلفة من الروبوتات الطرية التي تحاكي المخلوقات التي تعيش على سطح الماء".

 
المصادر
1-هنا

2-هنا

3-هنا