استارتاپ نانولوم ماده اولیه ای را با نام BioHastalex تولید کرده است که از گرافین تهیه می شود که در این مقاله به بررسی این ماده و خصوصیات آن می پردازیم.
ترجمه: آزاده موحد
به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز، گرافین که از آن به عنوان "ماده اولیه شگفت انگیز" یاد می کنند، در اوایل قرن بیست و یکم توسط دو دانشمند از دانشگاه منچستر کشف شده است. آن ها در سال 2010 به دلیل فعالیت های خود موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک شده اند.
با گذشت یک دهه از آن زمان این ماده اولیه قدرتمند کاربرد گسترده ای در بسیاری از صنایع پیدا کرده است از هوا و فضا گرفته تا صفحات نمایش لمسی و نساجی. با وجود این که به کارگیری گرافین در ابزار هوشمند تهیه شده از منسوجات تا حدی قابل درک است اما احتمالا دانستن این که این ماده اولیه در محصولات ضدویروس و پوشاک پایدار نیز کاربرد وسیعی دارد می تواند غافلگیرکننده باشد.
یکی از کمپانی هایی که کاربردهای گرافین در حوزه های فوق را تایید کرده است، کمپانی نانولوم می باشد. این کمپانی درنوامبر 2019 و توسط ویکتوریا ماتاکزینسکی و پروفسور الکساندر سیف علیان تاسیس شده است. تجارت این کمپانی در حوزه تولید ماده اولیه ای به نام بیوهاستالکس می باشد. به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز، این ماده اولیه بر پایه اکسید گرافین عامل دار شده است که دارای اتصالات کووالانسی با یک پیش پلیمر سنتز شده با گونه ای خاص از پلی کاپرولاکتون می باشد. ماده اولیه جدید زیست سازگار، زیست تجزیه پذیر و قابل استفاده در پوشاک، بطری های پلاستیکی و حتی واحدهای تهویه هواست.
بیوهاستالکس به طور مشخص توسط یک تیم از دانشمندان در کمپانی NanoRegMed ساخته شده است. پروفسور سیف علیان این کمپانی را در سال 2016 تاسیس کرد تا تعدادی از تحقیقات خود را به مرحله تجاری سازی برساند. یکی از مواردی تحقیقاتی در این کمپانی نیز گرافین بوده است.
سیف علیان می گوید: "گرافین "ماده اولیه شگفت انگیز" عصر حاضر است. این ماده سبک، به شدت مقاوم و ضدباکتری بوده و دارای خواص رسانایی الکتریکی و حرارتی حیرت آوری می باشد. گرافین نازک ترین ماده اولیه است ضمن این که انعطاف پذیری بالایی دارد. این ماده دارای کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون از جمله نساجی، الکترونیک، پزشکی، بسته بندی مواد غذایی، ورزشی و هوافضا می باشد. شرط می بندم در بیست سال آینده هر چیزی که لمس می کنیم حاوی گرافین باشد."
کمپانی موفق شده است با استفاده از گرافین دو ماده اولیه تهیه کند: بیوهاستالکس که زیست تجزیه پذیر بوده و هاستالکس که زیست تجزیه ناپذیر است. این ماده با استفاده از اکسید گرافین عامل دار شده ساخته می شود که در طول فرایند تولید مواد اولیه پایه دیگری به آن متصل می شود. محصول به دست آمده به صورت محلول یا گرانول پلیمری است که قابل اکسترود شدن و تبدیل به الیاف یا هر شکل دیگری می باشد.
هدف ابتدایی از توسعه این ماده تعویض و ترمیم ارگان های بدن انسان و درمان زخم ها بوده است اما پس از ملاقات سیف علیان با ماتاکزینسکی که متخصص در زمینه ارتقای استارتاپ هاست، این طور تشخیص داده شد که کاربرد این ماده اولیه زیست تجزیه پذیر بسیار فراتر است.
نخستین حوزه ای که کمپانی آن را هدف قرار داده حوزه پوشاک است. به گفته ماتاکزینسکی بیوهاستالکس دارای ویژگی های مثبت زیادی است که آن را به عنوان جایگزینی برای مواد اولیه مصنوعی که به محیط زیست آسیب می رسانند و در حال حاضر به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، مناسب می سازد.
برای تهیه بیوهاستالکس و تولید ماده اولیه از آن چند روش وجود دارد اما در مورد پوشاک به این صورت است که ابتدا گرافین به شکل محلول درآمده و طی یک فرایند ترریسی به الیاف تبدیل می شود. با استفاده از روش بافندگی تاری پودی یا حلقوی می توان این الیاف را تقریبا به هر منسوجی تبدیل کرد.
سیف علیان می گوید: "مزیت این ماده مستحکم بودن آن است و این که می توان از آن منسوجات آبگریز یا آبدوست تهیه کرد. همچنین می توان کاری کرد که درخشان به نظر برسد یا زیردستی جیر مانند داشته باشد. این ماده غیرسمی بوده و مدت زمان تجزیه زیستی این ماده در آب دریا حدود دو سال و نیم است."
علاوه بر آن بیوهاستالکس بادوام بوده و می توان آن را با درجات مختلفی از الاستیسیته تهیه کرد ضمن این که می توان خصوصیاتی نظیر مقاومت در برابر حرارت، مواد شیمیایی، خستگی و ضربه را نیز در آن ایجاد کرد. از این ماده اولیه می توان در تولید پارچه های رسانای حرارتی استفاده کرد و بدون اتلاف انرژی خاصیت گرم کنندگی در پارچه را بهبود بخشید. نکته دیگر این که الیاف تهیه شده از این ماده اولیه بر خلاف سایر الیاف از خود میکروالیاف در محیط منتشر نمی کنند.
ماتاکزینسکی می گوید: "ما به دنبال مشارکت با خانه ها و برندهای فشن هستیم تا از این طریق اطمینان حاصل کنیم که ماده اولیه ای که تولید کرده ایم برای آن ها قابل استفاده باشد چون پتانسیل زیادی در این ماده وجود دارد. در این صورت رویکرد مشارکتی تری خواهیم داشت."
پاندمی کووید-19 تیم تحقیقاتی را به این فکر انداخت که ضمن استفاده از ماده اولیه جدید در پوشاک از آن در تجهیزات محافظت شخصی و فیلتراسیون ویروس ها نیز استفاده کنند. تمرکز اولیه آن ها بر روی پوشاک بوده است اما با توجه به اطمینانی که برای تولید تجهیزات محافظت شخصی بهتر به خود دارند، می توانند به افزایش اعتماد به نفس دولت انگلستان برای مقابله با چنین شرایطی در آینده کمک کنند چون حتی در صورت کشف واکسن نیز شیوه انجام بسیاری از امور برای همیشه تغییر خواهد کرد.
با تهیه بیوهاستالکس با خاصیت فیلترکنندگی بهتر ضمن این که از ورود ذرات کوچک تر به بدن جلوگیری می شود، مشکلات زیست محیطی مربوط به ضایعات پزشکی پلاستیکی که عملا هم به دلیل لزوم استریل و تمیز بودن هر چیزی غیرقابل اجتناب است نیز حل خواهد شد. همچنین می توان از این ماده در سیستم های تهویه هوا استفاده کرد و از این طریق مانع از گسترش ویروس و باکتری شد.
به منظور لزوم تهیه ماده اولیه با خاصیت فیلترکنندگی بهتر، فرایند تولید آن تا حدی متفاوت است. در ابتدا نمک به پلیمر اضافه می شود تا سیالی با غلظت عسل حاصل شود. سپس ماده به دست آمده بر روی سطحی ریخته می شود تا به شکل یک ورق مسطح درآید و آماده پخت درون آون شود. پس از آن ماده اولیه داخل آب قرار داده شده و با حل شدن نمک در آب، حفره های بسیار کوچک تشکیل می شوند.
سیف علیان می گوید: "اندازه ویروس کرونا حدود 60 تا 200 نانومتر و اندازه حفره های کوچک موجود در ماده اولیه دقیقا 50 نانومتر است. در نتیجه این حفره ها می توانند مانع از عبور ویروس شوند. به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز، گرافین به طور طبیعی ضدباکتری و نمک نیز آبگریز است. ماده اولیه همچنین تا حدی الاستیک و تنفس پذیر نیز هست."
یکی دیگر از مزایای گرافین گران نبودن آن است. سیف علیان می گوید تولید این ماده در جهان به قدری زیاد است که تولیدکنندگان حتی نمی دانند با آن چه کنند.
به طور خلاصه گرافین ارزان، در دسترس و قابل استفاده برای تولید بیوهاستالکس می باشد که ماده ای دوستدار محیط زیست بوده و می تواند راه حلی برای کاهش گسترش ویروس هایی نظیر کووید-19 باشد. عاملی که مانع از عرضه جهانی این ماده توسط کمپانی می شود مشکل نقدینگی است.
نگاه خوش بینانه به این قضیه این است که قطعا ماده اولیه بیوهاستالکس طرفداران خود را دارد. کمپانی نانولوم قبل از پاندمی و حتی در دوران آن با سوالات متعددی از گوشه و کنار در مورد بسته بندی، پوشاک، تشک یوگا و اتومبیل روبرو بوده است. به گفته ماتاکزینسکی یکی از تولیدکنندگان مهم در صنعت خودروسازی علاقمند به این ماده اولیه جدید شده است.
علاوه بر آن این ماده اولیه در بخش پزشکی همچنان جای پیشرفت دارد، بخشی که از ابتدا هدف توسعه این ماده بوده است. به گفته سیف علیان در حال حاضر نیز از آن در ساخت دریچه قلب، تاندون و حتی پروتز سینه استفاده می کنند. چند کمپانی حتی توافق کرده اند به محض در درسترس شدن ماده اولیه آن را خریداری و در تولید ماسک های صورت خود از آن استفاده کنند. این محصول به محض آماده شدن منابع مالی روانه بازار خواهد شد.