تجهیزات در حال توسعه برای محافظت از بدن در برابر دماهای بالا و ضربات مرگبار به دلیل یک واقعیت ابتدایی چالش برانگیز است؛ موادی که می‌توانند در برابر ضربات بالستیک مقاومت کنند، عایق‌های حرارتی ضعیفی هستند. در نتیجه، تجهیزات محافظ میدان جنگ، از چندین لایه مواد مختلف تشکیل‌شده است. جلیقه‌های محافظ مدرن، حجیم و سنگین هستند که می‌توانند تحرک را به طور جدی محدود کنند. در شرایط جنگی، یک سرباز سه وظیفه اصلی دارد که باید آنها را انجام دهد؛ برقراری ارتباط، حرکت و شلیک سلاح. اگر تحرک محدود شود، احتمال زنده ماندن و موفقیت مأموریت کاهش می‌یابد.
فناوری نانوالیاف برای استفاده در جلیقه محافظ
محققان دانشگاه هاروارد با همکاری ارتش ایالات‌متحده و استفاده از فناوری نانوالیاف، ماده‌ای سبک و چند منظوره ایجاد کردند که می‌تواند از بدن در برابر ضربات سریع و دماهای شدید محافظت کند. دانشمندان گفتند که مواد آنها می‌تواند از فضانوردان، آتش‌نشان‌ها و سربازان در برابر تهدیدهای مختلفی که آنها با آن روبرو هستند، محافظت کند.
محققان هاروارد برای رسیدن به هدف خود، حد وسط ذاتی بین مقاومت مکانیکی و حفاظت حرارتی، خصوصیات ایجاد شده در ترکیب مولکولی یک ماده را بررسی کردند. فلزات و دیگر موادی که ازحفاظت مکانیکی قوی برخوردار هستند، ساختار مولکولی بسیار منظمی دارند که انرژی ضربه را تحمل و توزیع می‌کند. در مقابل عایق‌های خوب، ساختاری بی‌نظم دارند که انرژی گرمایی را به طور مؤثر منتقل نمی‌کند. توارون (Twaron) و کِولار (Kevlar) محصولاتی هستند که معمولاً بر اساس چگونگی استفاده از آنها برای ارائه محافظت در برابر ضربه یا حرارت به کار گرفته می‌شوند؛ الیاف ماده برای محفاظت در برابر ضربه و ژل‌های آئروسل برای محفاظت حرارتی.
با استفاده از کِولار، تیم هاروارد یک ساختار الیاف بافته‌شده را با یک ساختار آئروسل متخلخل ترکیب کرد. نتیجه نهایی آنها، الیاف طویل و پیوسته با شکاف‌های بزرگی در بین الیاف بود. به این ترتیب، الیاف طویل می‌توانند در برابر ضربات سخت مقاومت کنند در حالی که شکاف‌های ساختاری از نفوذ گرمای زیان‌بار جلوگیری می‌کنند.
تیم مطالعه با استفاده از تکنیکی به نام غوطه‌وری Rotary Jet-Spinning (iRJS)، الیاف خود را ایجاد کرد. در این فرآیند، یک دستگاه ریسندگی، با استفاده از نیروی گریز از مرکز، پلیمر مایع را از طریق یک سوراخ کوچک بیرون می‌دهد. پس از اکسترود با سرعت بالا، پلیمر از هوا عبور می‌کند، که در آن زنجیره‌های پلیمری کشیده شده و به صورت ردیفی قرار می‌گیرند. سپس مایع وارد یک حمام دوار می‌شود که منجر به ته‌نشینی سریع پلیمر و ایجاد الیاف طویل می‌شود. از آنجا که حمام در حال ریسندگی است، الیاف تازه تشکیل‌شده یک گرداب را دنبال می‌کنند و جمع‌کننده گرد در پایین دستگاه را احاطه می‌کنند.
دانشمندان توانستند ویسکوزیته بس‌تر پلیمری خود را طوری تنظیم کنند که الیاف حاصل به صورت ورقه‌های مواد متخلخل مورد نظر شکل بگیرند. برای ارزیابی ورقه‌های نانوالیاف، گروه هاروارد، از شرکای خود در ارتش آمریکا برای انجام آزمایش‌های بالستیک با گلوله‌های گرد بزرگ استفاده کرد.
این تست‌ها حاوی مواد جدیدی بودند که به وسیله ورقه‌های بافته‌شده توارون به صورت ساندویچ شده شکل گرفته بودند. تیم مطالعه نشان داد که سیستم جدید آنها در مقایسه با دسته کلی از مواد توارون، مطلوب است. با توجه به آزمایش حرارتی، دانشمندان گزارش دادند که نانوالیاف آنها ۲۰ برابر قابلیت عایق بهتری نسبت به توارون و کولار ارائه می‌دهد. اگرچه همچنان باید برای ایجاد یک سیستم محفاظتی مفید پیشرفت‌هایی صورت گیرد، اما محققان به طور مؤثر راه را برای نوع جدیدی از مواد حفاظتی چند منظوره باز کرده‌اند.
تولید گوشت مصنوعی
تکنیک iRJS مورد استفاده در این مطالعه جدید در هاروارد توسعه‌یافته است و چندین سال است که مورد استفاده قرار می‌گیرد. به نظر می‌رسد این روش نویدبخش ایجاد مواد جدید، از جمله گوشت مصنوعی باشد. با توجه به مطالعه سال ۲۰۱۹، محققان هاروارد توانستند از iRJS برای تولید ماهیچه‌های گاو و خرگوش در داربست‌های خوراکی استفاده کنند، به طوری که ماهیچه‌ها به بافت و احساس گوشت واقعی شباهت داشتند.
برای ایجاد گوشت مصنوعی، محققان الیاف ژلاتین ایمن از نظر غذایی را ساختند تا به عنوان داربست استفاده شود. این تیم این داربست ژلاتینی را با سلول‌های ماهیچه‌ای گاو و خرگوش که در ساختارهای بلند و باریک شبیه گوشت طبیعی بودند، کشت کرد.
هنگامی که دانشمندان محصولات خود را در کنار گوشت گاو و گوشت خرگوش طبیعی ارزیابی کردند، دریافتند که اگرچه این گوشت مصنوعی قابل‌مقایسه با گوشت طبیعی است، اما گوشت طبیعی مقدار بیشتری از فیبرها را در خود نگه‌داشته است که نشان می‌دهد آنها «کامل‌تر» هستند. تیم مطالعه نتیجه‌گیری کرد که برای تولید یک محصول گوشت مصنوعی مناسب، احتمالاً پیشرفت در زمینه فناوری سلول‌های بنیادی، فرمول‌های محیط کشت، مهندسی داربست خوراکی و کشت رآکتور زیستی مورد نیاز است.
درباره نویسنده «برت اسمیت»
برت اسمیت (Brett Smith) نویسنده مستقل اهل آمریکا و دارای مدرک کارشناسی در رشته روزنامه‌نگاری از کالج ایالتی بوفالو است و ۸ سال سابقه کار در یک آزمایشگاه حرفه‌ای را دارد.
او در ابتدا زندگی حرفه‌ای خود را به عنوان یک تکنیسین آزمایشگاه در بخش خصوصی آغاز کرد. پس از آن متوجه شد که مهارت‌های ذاتی او بیشتر مناسب کار کردن با کلمات است تا اعداد. او مدرک روزنامه‌نگاری را دنبال کرد و پس از سال‌ها کار موفق در محیط آزمایشگاه، حرفه خود را به عنوان یک نویسنده مستقل شروع کرد. در نهایت، او توانست با تمرکز تخصص خود بر روزنامه‌نگاری علمی، غذا و فرهنگ کسب‌وکار مستقل خود را تأسیس کند.