شغف العلم الذي لا ينتهي

المواد الهلامية في التقنيات الحديثة

المواد الهلامية في التقنيات الحديثة

المواد الهلامية في التقنيات الحديثة

بقلم: فاطمه عبد الرحيم
مراجعة: د.هبه هاشم- دكتورة الكيمياء العضوية-قسم الكيمياء- جامعة عين شمس

المواد الهلامية أو بعبارة أوضح المواد الجيلاتينية التي يٌعرف منها بشكل كبير -حلوى الجيلي- تلك المادة الجيلاتينة الموجودة في سيقان الأبقار والمواشي ، والجيلاتين النباتي الذي يٌستخرج من بعض الطحالب البحرية .

ما هي تلك المواد الجيلاتينية؟ وما أنواعها وخصائصها التي تميزها عن باقي المواد ليهتم بها البحث العلمي بشكل كبير؟ و مدى أهميتها في التقنيات الحديثة؟؟؟؟

 قبل التحدث عن التركيب الكيميائي للمواد الهلامية، دعونا نتذكر حالات المادة المختلفة ، التي تنحصرما بين الحاله الصلبه والسائله والغازيه. 
في الحالة الصلبة ، ترتبط الجزيئات ببعضها البعض بقوة شديدة، ونتيجة لذلك ، فإن المواد الصلبة لها شكل وحجم محدد.
في الحاله السائله تكون جزيئات المادة  لديها طاقة كافية للتغلب على قوى ربط الجزيئات ببعضها ، فيمكن لها أن تتحرك حول بعضها ولكن تبقى على اتصال وثيق فإن السائل ليس له شكل محدد ويأخذ الشكل الذي تمليه الحاوية.
وفي الحالة الغازيه تكون جزيئات المادة حرة طليقة لا يحكمها شكل أو حجم محدد.
ففي أي صورة من هذه الصور تكون عليها المواد الجيلاتينية؟؟ 

المواد الهلامية (الجيلاتينة) : تتراوح خصائصها من الليونه  والضعف إلى القساوة والمتانة. تعرف بأنها مواد سائلة لها قابلية لتكوين ترابط شبكي ثلاثي الأبعاد مما يجعلها غير قابلة للسيلان عندما تكون في حالة استقرار و تتصرف مثل المواد الصلبة.

لمزيد من التوضيح، دعنا نلقي نظرة على حلوى الجيلي، فهي في الأصل مادة يتم غليانها في الماء فتكون سائلة و عند تركها في البَّراد فإنها تأخذ شكل المادة [شبه-الصلبة (الجيلي)] وعند تسخينه يعود مرة أخرى للحالة السائلة، هذا لأن تلك المواد في درجات الحرارة المنخفضة تُكَّوِن بعض جزيئتها روابط جديدة  شبكية ثلاثية الأبعاد بين جزيئتها السائلة الأخرى، بصورة أبسط يمكن القول أنها أصبحت في حاله مختلطة بين السائلة و الصلبة، و تتكسر هذه الروابط عند درجات الحرارة العالية و تعود مرة أخرى كل جزيئتها إلى الحالة السائلة. ذلك التنوع في جزيئتها بين الحالة الصلبة و السائله يجعلها تظهر في شكل شبه صلب (مرن)، و تختلف أنواع المواد الهلامية بناءاََ على نسبة الجزيئات الصلبة إلى السائلة.

أنواع المواد الجيلاتينه :
  • جيلاتين مرنElastic Gel: الجيلاتين الذي عند تسخينه يتحول إلى مادة جافة تمامًا وعند تعرض تلك المادة أو ملامستها لأي سائل فإنها تمتصه و تعود مرة أخرى لشكلها الجيلاتيني. مثل الجيلاتين النباتي و المواد التي تستخدم في حفاضات الأطفال.
  • جيلاتين غير مرنNon Elastic Gel: ذلك النوع عند تسخينه يفقد كل المادة السائلة التي بداخلة و يصبح جافًا تمامًا و لكن عند تعرضه مرة أخرى لأي سائل فإنه لا يتأثر و لا يعود للشكله الجيلاتيني الذي كان عليه.
  • الهلام الهوائي  (إيروجل) Aerogel: مواد جيلاتينة  يتم فيها استبدال المحتوى" السائل" للمادة "بالغاز". مما ينتج عنه مادة ذات كثافة منخفضة جدا لها خواص متعددة، من أهم تلك الخصائص قدرتها الكبيرة على العزل الحراري، ويطلق عليها أيضا اسم الدخان المجمد أو  الدخان السائل وذلك لطبيعتها الشبه شفافة، وملمسها شبه الرغوي.
تم اكتشاف هذا النوع لأول مرة عن طريق العالم الكبير ستيفن كستلر عام 1931 ، بعد رهان مع تشارلز ليرند حول إمكانية استبدال المحتوى السائل في إناء من الفواكه المحفوظة، بالغاز دون حدوث انكماش.
و في بداية القرن 21 استفادت وكالة ناسا من مواد الإيروجيل لإصطياد جزيئات الغبار الفضائى و في العزل الحراري في مركبة المريخ مارس روفر و السترات الفضائية
و تدخل الآن في العديد من الصناعات كماده عازله للنوافذ و مواد مثخنة في بعض الدهانات و مستحضرات التجميل .
ويجري حاليًا اختبار الإيروجيل للاستخدام في أهداف مرافق الإشعال اليدوية.

المصادر:

ليست هناك تعليقات