كشف فريق عمل من معهد ماساتشوستس للتقنية بالولايات المتحدة النقاب عن إمكانية إنتاج مواد مستوحاة من العظام البشرية تستخدم ضمن مواد البناء بواسطة الطابعة الثلاثية الأبعاد خلال دقائق معدودة، وتتميز تلك المواد بالمتانة والمرونة وقلة الكثافة وتدخل ضمن المو

كشف فريق عمل من معهد ماساتشوستس للتقنية بالولايات المتحدة النقاب عن إمكانية إنتاج مواد مستوحاة من العظام البشرية تستخدم ضمن مواد البناء بواسطة الطابعة الثلاثية الأبعاد خلال دقائق معدودة، وتتميز تلك المواد بالمتانة والمرونة وقلة الكثافة وتدخل ضمن المواد المستدامة داخل البيئة وغير ضارة بصحة الإنسان، وتستمد قوتها البالغة من تصميمها الداخلي المطابق لعظام الإنسان، التي تتميز ببنية هرمية معقدة، من البروتين والكولاجين وبعض عناصر المعادن، وتتشابه معها المادة الجديدة من حيث تلك البنية الهرمية التي تتكون في العادة بسبب ردود فعل كهروكيميائية لا يمكن إنتاجها داخل المعامل إلا بواسطة الطابعة ثلاثية الأبعاد، التي تمكنت من إنتاجها بمواصفات قياسية غير قابلة للكسر ، ولكن لا تزال تلك المواد تظهر على هيئة المباني بشكل مصغر جداً، فمن خلال الصور الميكروسكوبية تبدو المادة الجديدة متداخلة على شكل جدران من الطوب بينها طبقة صناعية سوداء وكأنها الأسمنت، لتحل محل الكولاجين داخل العظام، كما تعمل مواد "بوليمر" صناعية كأنها قوالب من الطوب لتحل محل مواد "هيدروكسيباتيت" الكيميائية في العظام .
وتمتاز المادة الجديدة أيضاً بخاصية العظام في قوة التحمل وتوزيع الضرر الحادث فيها على أكبر منطقة ممكنة لمنع الكسر، ويقول أستاذ الفيزياء ماركوس بوهلر قائد فريق العمل: إن تلك المادة ستكون مقاومة للكسر بمقدار 22 ضعفاً عن مواد البناء الحالية، ويستلزم تصنيعها في المستقبل طابعات ثلاثية ضخمة، من المتوقع وجودها خلال العقود القليلة القادمة، وأضاف، أن فريق العمل لن يكتفي بتصاميم من الطبيعة من أجل محاكاة قدرتها على المقاومة والقوة فقط، بل سيتم تطوير أخرى خاصة بنا ستكون أكثر قوة من العظام نفسها .
وفي قفزة أخرى للطابعة ثلاثية الأبعاد، طور فريق عمل بحثي بجامعتي هارفارد وإلينوي الأمريكية بطارية جافة دقيقة لا يتعدى حجمها حجم حبة رمل، ولكن يمكنها إنتاج طاقة تعادل نظيرتها الحالية، وتقول شين ديلون الأستاذ المساعد بجامعة إلينوي وعضوة الفريق البحثي: إن البطارية الدقيقة الحالية تقوم بالأداء الكهروكيميائي نفسه لمثيلتها الحالية من حيث الشحن والتفريغ الكهربي ودورة التفاعلات بداخلها، وكذلك عمرها الافتراضي، وإنهم استطاعوا التوصل لتلك التقنية باستخدام الطابعة ثلاثية الأبعاد على نموذج دقيق للغاية .
استخدم الباحثون الطابعة لإنتاج أقطاب كهربية لا يزيد سمك كل منها على شعرة إنسان، واستخدمت خلال تلك العملية تقنية باستخدام حبر خاص يتم قذفه من مخارج دقيقة للغاية .
ويتمثل الحبر في نوعين لقطبي البطارية السالب والموجب، ومن ثم تتصلب فوراً داخل أنابيب ضيقة فوق بعضها بعضاً، ثم يتم تجميعها وتزويدها بوسائل كهربية عــدة لتكملة إنتاجها كبطارية صالحة للاستخدام، ويمكن استخدامها في المستقبل لتشغيل المعدات الدقيقة التي تقوم بمهام علمية، مثل الروبوتات الدقيقة على شكل حشرات طائرة والعديد من الصناعات الدقيقة التي تنتظر مصدر طاقة مناسب لحجمها، وتقول جنيفر لويس الأساتذة في البحث: إنه من المنتظر استكمال ما بدأه فريقها من تطوير تقنيات منتجة للطاقة بواسطة الطابعة من خلال حلول كيميائية وبيولوجية من الطبيعة، ومتجددة بشكل دائم لاستغلالها في الفضاء وتشغيل المعدات هناك.