الیاف تقلید زیستی

بیشتر مواد بشر ساخت نظر الیاف مصنوعی بر مبنای اصول علمی و گاهی اوقات بطور تصادفی توسعه یافته اند ، در حالیکه مواد طبیعی در نتیجه فرآیند زیستی Biological Processes تولید گردیده اند.امروزه این روش ها با یکدیگر به صورت یکپارچه درآمده ، بطوریکه تقلید از نظلم زیستی منجر به توسعه الیاف شیمیایی جدید شده است اصطلاح تقلید زیستی Biomimetics به عنوان یکی از مسیرهای توسعه کارایی آنزیمی مواد در سال ۱۹۷۲ معرفی شد . به هر حال در حوزه فناوری نساجی / الیاف ، الیاف مصنوعی از سال ۱۹۶۰ بر مبنای تقلید از الیاف طبیعی تولید گردیده اند که این شبیه سازی نه تنها از جنبه ساختار زیستی بوده بلکه کارایی های زیست را مورد تفلید قرار داده است . بنابر این الیاف تقلید زیستی را می توان  به دو گروه تقلید ساختاری و تقلید کارایی طبقه بندی نمود . برخی از الیاف با کارایی بالایی که بر مبنای تقلید ساختاری توسعه یافته در جدول زیر نشان داده شده است.الیاف تقلید کارایی به دو دسته کارایی ایستا و کارایی پویا تحت عنوان الیاف هوشمند Smart Fibers شناخته می شوند .

یکی از مهمترین ویژگی های مواد طبیعی ، استحکام نسبتا بالای آنها می باشد. با ایده گرفتن از الیاف پروتئینی با وزن مولکولی بالا بسیار در طبیعت و همچنین آرایش یافتگی مولکولی الیاف سلولوزی می توان به منظور حصول حداکثر پتانسیل استحکامی مواد پلیمری ، وزن مولکولی آنها را تا مقدار بی نهایت افزایش داده و همچنین آرایش مولکولی آنها را به همین منظور در فرآیند تولید الیاف کنترل نمود.تار عنکبوت Spider Silk یکی از مواد طبیعی مشهور به استحکام و سختی نسبتا زیاد می باشد.این الیاف داراس انرژی پارگی بر واحد وزن دو برابر فولاد بوده و همچنین استحکام آنها بیشتر از کولار بوده و دارای ازدیاد طول بیشتر از نایلون می باشند.لذا ترکیب خواص این الیاف در هیچ لیف دیگری مشاهده نمی شود.از اینرو این لیف به عنوان ماده ایده آل برای تولید محصولات محافظ در برابر گلوله مورد توجه قرار گرفته اند. تار عنکبوت به طور مصنوعی توسط ریسندگی بلور مایع تولید می شوند. در صورت شبیه سازی موفقیت آمیز مکانیزم های فرآیند داخلی عنکبوت و همچنین کنترل دقیق تابیدن پروتئین و سناخت توالی های ژن محلول ریسندگی آن می توان الیاف مشابه تار عنکبوت با ویژگی های بی نظیر را به صورت تجاری تولید نمود.

بال حشراتی که در بیابان زندگی می کنن ، شامل پروتئین بلور مایع تقویت شده با کیتین بوده بوطریکه قابلیت انعکاس تشعشعات مادون قرمز را دارند و لذا آنها را در زیر نور شدید خورشید در بیابان بسیار گرم زنده نگه می دارد و به هر حال کاهش پرتو های حرارتی از جمله ویژگی های مورد توجه میباشد . الیاف جاذب انرژی خورشیدی سولار –آلوها Solar –Aloha به دلیل محتوای زیر کونیوم کاربید آن ، نور با طول موج کمتر از دو میکرو متر را جذب نموده و آن را تبدیل به گرما می کند.تجهیزات ورزشی زمستانی از این منسوجات استفاده نموده تا گرمای بدن را از طریق جذب ۹۰درصدی انرژی نور خورشید حفظ نماید.

رنگ بال سوسک ناشی از مواد رنگی نبوده و در اثر تداخل نوری ایجاد می شود بطوریکه حتی بعد از هزار سال کمرنگ نمی شود.این ایده نشان می دهد که ارائه فرآیند رنگ بخشی بدون استفاده از مواد رنگی در آینده امکان پذیر است . ایجاد رنگ در طبیعت علاوه برتجمع رنگدانه ها در بافت ها و تداخل نوری می تواند از جنبه رنگ بخشی ساختاری باشد.در این راستا می توان به رنگ پرهای طاووس اشاره کرد که ناشی از ساختار دو بعدی بلوری – فوتونی با اندازه مشابه طول موج نور می باشد.این بلور به صورت شبکه هایی متشکل از چند لایه متناوب آرایش یافته بطوریکه قابلیت انعکاس نور را برای ایجاد رنگ دارد.تغییرات در ثابت های شبکه یا تعداد دوره های تناوب منجر به ایجاد رنگ های متنوع می گردد.

در آفتاب پرست می توان تغییر رنگ هوشمند را مشاهده کرد که از روش در برای تطبیق رنگ خود با محیط اطراف و بالتبع حفاظت در برابر تهدید های پیرامونی استفاده می نماید. این جانور در زیر پوست های شفاف خود چند لایه سلولی داشته که برخی از این لایه ها حاوی رنگدانه بوده و برخی از آنها فقط نور را به منظور ایجاد رنگ های جدید منعکس می نمایند. بیشترین تغییر رنگ این جانور بین رنگ های سبز ، قهوه ایی و خاکستری بوده که با رنگ های زمینه محل زندگی آنها انطباق دارد.

بنابراین بشر درصدد تولید الیاف هوشمند رنگ فعالی بوده که قابلیت تغیر رنگ متناسب با محرک های خارجی را داشته باشد. تلاش های بسیاری توسط انسان برای شبیه سازی کامل رنگ پوست آفتاب پرست یا پر طاووس و سایر سازه های طبیعی در منسوجات در حال انجام است.

منبع : http://textiledb.com