الكيمياء

كيفية تطوّر انتاج الألياف الاصطناعية عبر الزمن

2016 عصر الذرة

جون كلارك مع مايكل ألابي وإيمي جان بيير

KFAS

الكيمياء

لم يمتلك النساجون عبر قرون ماضية عدة سوى أربعة أنواع من الألياف لنسج الثياب: الحرير والصوف والقطن والكتان (لأغطية الأسرة ولأشرعة السفن والخيام).

تمثلت المحاولة الأولى لإنتاج ألياف اصطناعية بنسخ آلية الطبيعة لإنتاج ألياف الحرير، أغلى الألياف الطبيعية كلفة.

يتكون الحرير الطبيعي من أجزاء النبات المعروف بالسيليلوز. وتعتمد طرق نسخ العملية الطبيعية بإذابة السيليلوز (على هيئة عجينة خشبية أو قطنية) ومن ثم دفع السائل المتكون عبر ثقوب صغيرة لتشكيل فتائل منها. وتضاف بعض المواد الكيميائية لتقوية الفتائل وتحويلها إلى ألياف.

حصل الكيميائي السويسري جورج أوديمارس – في أوائل القرن التاسع عشر – على أول براءة اختراع لإنتاج الحرير الاصطناعي باستخدام هذا الأسلوب، ويعتقد أنه من صك مصطلح «الحرير الاصطناعي».

وخلال بحثه عن مادة تصلح للاستخدام فتيلاً لمصباحه الكهربائي الجديد، سجل الفيزيائي الإنجليزي جوزف سوان (١٨٢٨- ١٩١٤) عام ١٨٨٣ براءة اختراع طريقة لإنتاج ألياف السليليوز بإذابة نيترات السيليلوز (بارود القطن) في حمض الأستيك (الخل) ومن ثم دفع السائل عبر فتحات صغيرة.

 

كما طور الكيميائي الفرنسي هيلير دي تشاردونييه (١٨٣٩- ١٩٢٤) طريقة مماثلة لإنتاج الألياف الاصطناعية عام ١٨٨٤. فخلال دراسته للأمراض التي تصيب دودة القز عكف على محاولة تقليدها في إنتاج ألياف الحرير.

اعتمد أسلوب دي تشاردونييه على تحويل المخلفات القطنية إلى أستيتات (خلات) السيليلوز ومن ثم إذابتها في مذيب ليتشكل سائل غليط القوام يدفع خلال شبكة من الثقوب الصغيرة تسمى المغزلات (جاءت التسمية نظراً لتشابه الشبكة مع بطون دودة القز والعناكب).

أطلق مسمى حرير تشاردونييه على الألياف الحريرية الاصطناعية في البداية لتعاد التسمية لاحقاً إلى رايون الأستيتات.

كما أن كيميائيين ألمان سجلوا براءة اختراع منتج آخر اسموه غلانزتوف (النسيج اللماع) وذلك بإذابه السيليوز في مزيج من كبريتيد النحاس وهيدروكسيد الأمونيا – يعرف الأسلوب بطريقة النحاسيك النشادري.

أما في إنجلترا فقد أنتج الكيميائيان الإنجليزيان إدوارد بيفان (١٨٥٦- ١٩١٢) وتشارلز كروس (١٨٥٥-١٩٣٥) الألياف الاصطناعية عام ١٨٩٢ بإذابة السيليلوز في محلول مكون من هيدروكسيد الصوديوم وثاني كبريتيد الكربون.

 

وعلى نسق طرق المعالجة الأخرى يتم دفع المزيح عبر المغزلات لتكوين الألياف التي توضع في حوض حمض الكبريتيك لتقويتها. عرف هذا الأسلوب بطريقة فسكوز وسمي المنتج رايون الفسكوز.

أنتج الكيميائي الأمريكي والاس كاروثرس (١٨٩٦-١٩٣٧)عام ١٩٣٥ أول أنواع الألياف الاصطناعية بالكامل. كان المنتج من أنواع البوليمرات (بوليميد في حقيقة الأمر) وسماه كاروثوس نايلون ٦٦ نظراً لاحتواء كل من المركبين الكيميائيين الأساسيين له – المونومرين– على ست ذرات كربون.

طرحت شركته – ديوبونت – المنتج السري في الاسواق عام ١٩٣٦، بعد عام من من انتحار كاروثوس على إثر صراعه سنين مع مرض الاكتئاب. ومنذ ذلك الحين أنتجت شركة ديوبونت وشركات أخري أنواعاً مختلفة من النايلون.

أنتج الكيميائيان جون ونفيلد (١٩٠١- ٦٦) وجيمس ديكسون عام ١٩٤١ نوعاً آخر من البوليمرات، بوليستر، سوق تحت الاسمين التجاريين الداكرون والتريلين. يتكون المنتج من حمض التريفثاليك وغليكول الإثيلين، ويمزج في الغالب مع بعض الألياف الطبيعية من مثل الألياف الصوفية.

 

يتميز الداكرون (التريلين) بمتانته مقارنه بالرايون ومقاومته للحرارة مقارنة بالنايلون، كما يتميز باحتفاظه باللون بكفاءة أعلى مقارنة بالمنتجين الأخرين.

أنتج الكيميائيون الأمريكيون خلال الخمسينيات من القرن العشرين ألياف الأورلون أيضاً والتي تصنع من مركبات السيانيد (الزرنيخ) وتستخدم لإنتاج الملابس الشبيهة بالصوف وكذلك لإنتاج الفرو الاصطناعي. ويعود إلى المرحلة الزمنية نفسها ابتكار الأكرلين وهو نوع آخر من أنوع الألياف الأكريلية.

طور سوان ألياف السيليلوز لاستخدمها فتائل كربونية لمصباحه الكهربائي. وقامت شركة هيركيليس الأمريكية وشركة كورتولدز البريطانية عام ١٩٦٤ بإعادة ابتكار ألياف الكربون، وبشكل مستقل عن بعضهما.

تستخدم صناعات عديدة ألياف الكربون في أنواع مختلفة من اللدائن لإنتاج المواد المركبة ذات المتانة الكبيرة والاستخدامات المتعددة الواسعة. تستخدم مركبات ألياف الكربون في العديد من منتجات الرفاهية مثل مضارب كرات الغولف ومضارب كرات التنس وصواري القوارب الشراعية، كما تستخدم في مجال الصناعات مثل صناعة شفرات التوربينات ومراوح الهليكوبترات.

 

هناك عدد آخر من المواد غير العضوية التي تستخدم في تصنيع الألياف بما في ذلك الزجاج والإسبستا. يمكن نسج الألياف الزجاجية في صناعة الملابس أو لتقوية السجاد والأقمشة المستخدمة للخيام.

كما يمكن مزج الألياف الزجاجية بالراتنج لإنتاج مركبات مواد الألياف الزجاجية المستخدمة في تطبيقاتٍ عدة من بينها أبدان القوارب الخفيفة وهياكل السيارات.

وتتميز الملابس المنسوجة من ألياف الإسبستا كونها ضد الاحتراق ولذلك تستخدم في تصنيع قفازات رجال الإطفاء وملابسهم.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪من خارج هذا العالم
وب بانينو Rob Banino @robertbanino صحفي مستقل يعمل في بريستول
الحياة على المريخ أعالي البحار، الجزيرة الكبيرة، هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية
بذلة الفضاء ليست أول ما يخطر في ذهن أي شخص يزور هاواي. هذا إلا إذا كان سيقضي ثمانية أشهر في موئل هاواي لاستكشاف الفضاء بالتناظر والمحاكاة Hawaii Space Exploration Analog and Simulation اختصاراً: الموئل HI-SEAS على بركان ماونا لوا. ويتيح الموئل HI-SEAS للباحثين دراسة كيفية تعامل الناس مع ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪الروبوتات المختصة بالخدمة
كزت الابتكارات على امتداد فترة طويلة على جعلنا أكثر ارتباطاً ببعضنا بعضاً. وها نحن في الوقت الحالي، صرنا أكثر ارتباطاً بأشيائنا. ولم تعد الأدوات المنزلية مجرد أدوات ذكية، بل صارت قابلة للتكيف ومتنقلة، وحتى أنّ البعض منها لديه ما يمكن أن تسمّيه بالشخصية.
لنأخذ، على سبيل المثال، بالي Ballie من شركة سامسونغ. إنه مفهوم جديد للمساعد الشخصي الشبيه بالكرة والذي كشفت عنه الشركة في المعرض CES. وتصف الشركة بالي بأنه مساعد يتلقى الطلبات عبر الصوت ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪أبرز ما احتواه أكبر معرض تكنولوجي في العالم
نذ إطلاقه أول مرة في عام 1967، قدم المعرض CES لمحة عن المستقبل. ففي عام 2001 كشف بيل غيتس Bill Gates النقابَ عن نظام تشغيل ألعاب الفيديو الجديد إكس بوكس Xbox من مايكروسوفت Microsoft وفي عام 2003 كانت أقراص Blu-ray DVD هي الاختراع الثاني المهم، على الرغم من أنها لم تنتشر لاحقاً. وفي عام 2013، كُشِفَ عن Oculus Rift لأول مرة للصحافيين في زاوية صغيرة من قاعات العرض المترامية الأطراف.
وهذه المرة هيمنت أجهزة التلفاز على أحدث الإلكترونيات في ... (قراءة المقال)