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
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
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)
‫‪الطين حدد صورة مشهد المريخ
دفق الطين ذات مرة عبر أنحاء سطح كوكب المريخ مثل حمم بركانية، وفقا لما اتضح في مجموعة جديدة من التجارب العلمية. لقد اعتقد علماء الكواكب، منذ وقت طويل، أن ‘براكين طينية’ Mud volcanoes قد أدت دوراً مهماً في رسم صورة مشهد المريخ في وقت مبكر من تاريخه، لكنهم لم يعرفوا سوى القليل عن الآلية التي يمكن بها لمثل هذا الطين أن يعمل تحت الضغط المنخفض والبرودة الشديدة على الكوكب الأحمر. ولمعرفة ذلك؛ فقد حاكى فريق من العلماء عملية الظروف المريخية في مختبر، ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪سر القضاء على السرطان قد يكون في قدرته المميتة على التطور
قلم: كلير ويلسون
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة

 لا تتحدث ليديا نوت Lydia Knott كثيرًا عن الموضوع، إلا أن السيدة نوت والبالغة من العمر 82 عامًا تعلم ما الذي سيحدث لها بعد موتها. وسيؤخذ جسدها إلى مختبر من أجل فحصٍ استثنائي لجثتها بعد الموت.
ولن يكون ذلك لمعرفة سبب موتها. وشُخصت نوت بسرطان الرئة قبل خمس سنوات. وبعد جراحة أجريت عليها لإزالة جزء من رئتها، صارت في صحة جيدة: جيدة بالنسبة إلى امرأة في 82 من العمر، لا يمكنني أن ... (قراءة المقال)
‫‪المشتري يتوهج
لسكوب جيميناي الشمالي Gemini North Telescope، 7 مايو، 2020
في منتصف يوليو الماضي، عندما وصل كوكب المشتري إلى نقطة تقابله ،Opposition شاهدناه بأوضح صورة خلال هذا العام، لكن ليس بمثل هذه الصورة. وتمثل هذه الصورة إحدى أدق الصور على الإطلاق التي التقطت للكوكب من الأرض، باستخدام مرصد جيميناي الشمالي الذي يبلغ قطر مرآته 8.1 متر، والذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء Infrared على قمة جبل ماونا كيا Mauna Kea في هاواي. فقد استخدم الباحثون طريقة ’التصوير ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪فكرة ثورية تشير إلى وجود مسبب واحد للأمراض النفسية
قلم: دان جونز Dan Jones
ترجمة: روان دشتي
الحياة قد تكون صعبة. جميعنا مررنا بمخاوف مزعجة وقلق Anxiety وحزن Sadness ومزاج منخفض Low mood وارتياب Paranoid. وفي معظم الوقت تكون هذه الأفكار قصيرة الأمد. ولكن عندما تستمر أو تتفاقم، يمكن لحياتنا أن تنهار بسرعة.
أمراض الصحة النفسية Mental health conditions، من الاكتئاب Depression والرهاب  Phobiasإلى فقدان الشهية Anorexia والفصام Schizophrenia، هي حالات شائعة بشكل مدهش. وفي المملكة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪التلوث بالرصاص يتعقب صعود ملوك العصور الوسطى وسقوطهم
قلم:   آن غيبونز
ترجمة:   صفاء كنج
تقع قرية كاسلتون Castleton الخلابة في مقاطعة بيك Peak District  بإنجلترا، عند سفح نتوء من الحجر الجيري تتوجُّه قلعة تعود إلى القرون الوسطى. وفي الوقت الحاضر يتوافد المتنزهون للاستمتاع بالجمال الطبيعي الأخّاذ للمنطقة، محل أول حديقة وطنية في المملكة المتحدة. ولكن قبل 800 عام غطت أراضي المستنقعات البرية والوديان التي تنمو فيها الأشجار طبقة من الرصاص السام الملوث Toxic Lead pollution، كما يقول عالم الآثار ... (قراءة المقال)
‫‪كيف يعمل العلم
كيف يمكن ان نتعرف على الحقائق في هذا الكون ؟ .. هذا السؤال عميق جدا .. و للإجابة عليه اضطرت البشرية ان تستعين بادوات كثيرة على مر تاريخها لمحاولة الوصول الى الأسئلة الجوهرية التي يحتاج الانسان الى إجابات لها .. بمعنى اخر التي تمثل الحقيقة و الواقع الذي يعيش فيه .. وكانت الفلسفة والأديان من اهم الأدوات ان صح التعبير التي استخدمت للوصول و تحقيق هذه الغاية .. و نشأة من بعدها مدارس و مناهج مختلفة كلها تبحث عن نفس الهدف .. الحقيقة.. فتحدث فيها ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪العمالقة: أهم المآثر الهندسية المذهلة عبر العالم
المؤلفان: كولين هاينسون، جوليا لومباردو Colin Hynson, Giulia Lombardo ■ الناشر: تيمبلار Templar ■ السعر: 16.99 جنيه إسترليني نحو 20 دولاراً ■ تاريخ الإصدار: صدر حديثاً
سواء كان تمثالا أم نفقا أم ناطحة سحاب أم سككا حديدية أم نصباً تذكاريّاً، يعج الكتاب بأمثلة على براعة البشر في مجال البناء، لكنه ليس مجرد كتاب مصور. كتب مؤلف كتب الأطفال الشهير كولين هاينسون شروحاً مفيدة لأعمال جوليا لومباردو الفنية الفخمة، حيث يطرح كثيراً مما يستحق ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪ما النظام العالمي لتحديد المواقع وكيف يتوفر مجاناً؟
يريزا وارين
يستخدم النظام العالمي لتحديد المواقع Global Positioning System اختصارا: النظام GPS شبكة من الأقمار الاصطناعية التي تبث إشارات الراديو إلى الأرض. وتحتوي هذه الإشارات على معلومات زمنية فائقة الدقة. ويمكن لجهاز الاستقبال الخاص بك، مثل هاتفك الذكي، معرفة المسافة التي تحركتها نسبة إلى هذه الأقمار الاصطناعية بمقارنة توقيت الإشارة الجديدة بزمن الإشارة التي تسلمتها سابقاً. ونظراً لأن النظام طوّره سلاح الجو الأمريكي، فقد دفع تكلفته ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪هل هناك أبيض مثالي؟
ي وونغ
نرى اللون الأبيض عندما تصل العديد من الألوان الفاتحة إلى أعيننا مرة واحدة؛ أما «الأبيض المثالي» فيمزج جميع الألوان. ولا تنتج الشمسُ لوناً أبيض مثاليّاً تماماً، إذ تمتص بعض العناصر التي تحتوي عليها قليلا من اللون. وسيكون ذلك صعباً جدّاً، لكن يمكن نظريّاً إنتاج ضوء اصطناعي أبيض اللون ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪هل يمكننا الاستغناء عن بطاريات الكوبالت بسرعة كافية لنجاح السيارات الكهربائية؟
قلم:    دونا  لو
ترجمة:    محمد قبازرد
أسعار السيارات الكهربائية آخذة بالانخفاض كما أن مبيعاتها في اطّراد، إلا أن نجاحها المستقبلي قد يتوقف على استبعاد العامل المحوري المهم: المعدن الثقيل Heavy metal الكوبالت Cobalt.
يُستخدم هذا المعدن في بطاريات أيون الليثيوم Lithium-ion batteries التي تشحن السيارات الكهربائية، والطلب عليها في ازدياد. فقد أسفر تحليل جديد أجرته إلزا أوليفيتي Elsa Olivetti وزملاؤها من معهد ماساتشوتس للتكنولوجيا ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪عربات الدفاع الرقمية: المركبات المدرعة للقرن الحادي والعشرين
قلم: إيلسا هارفي
يتعين على الجنود أن يفكروا بسرعة، فيعالجوا البيانات ويحللوا المواقف أثناء وقوعها قبل التوصل إلى قرار مستنير وتكتيكي. تُوزَّع المعلومات المهمة عبر أسطول من المركبات المدرعة المنفصلة، بأقصى قدر ممكن من الفعالية. توجد الآن مجموعة جديدة من المركبات التي تهدف إلى جعل هذه العمليات أسهل وأكثر كفاءة خلال تنفيذ المهام: عائلة أجاكس Ajax. وصفت المركبات القتالية المدرعة Armoured Fighting Vehicles AFVs من طراز أجاكس بأنها عيون وآذان ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪اكتشاف جديد في نظرية الكم قد يحل أكبر ألغازها
قلم: فيليب بال
ترجمة: محمد الرفاعي
في عالم الذرات والجسيمات المتناهي الصغر، لا تبدو الأشياء كأشياءٍ أبدًا، بل تكون على شكل سُحُبٍ من الاحتمالات Clouds of possibilities المبهمة. ويبدو أن الأشياء تكون هنا وهناك وفي كل مكان، ويبدو أنها هذه وتلك في الوقت نفسه – إلى أن تنظر إليها. وحينها يتحول الغموض الكمي فجأةً إلى شيء واضحٍ يمكن وصفه، وهو شيء يمكن أن يُسمى حقيقيًا Real.
هذا ما نعرفه. والمشكلة أن ميكانيكا الكم Quantum mechanics؛ ... (قراءة المقال)

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق