செயற்கை உறுப்புகள் முதல் EV பேட்டரிகள் வரை: மருத்துவத்தையும் தொழில்நுட்பத்தையும் புரட்டிப் போடும் புதிய கண்டுபிடிப்பு!
வர்ஜீனியா பல்கலைக்கழகத்தில் (University of Virginia) பணிபுரியும் விஞ்ஞானிகள் சமீபத்தில் உருவாக்கியுள்ள புதிய பாலிமர் பொருள், மருத்துவத்திலும், மின்னணு துறையிலும் மிகப் பெரிய மாற்றத்தை ஏற்படுத்தியுள்ளத. ரப்பரைப் போல வளைந்து கொடுக்கும் தன்மை, 3D பிரிண்டிங்கில் அச்சிடக்கூடிய திறன், மனித உடலுக்கு ஏற்ற பாதுகாப்பான அமைப்பு, மேலும் மின்சாரம் கடத்தும் தன்மை ஆகிய அனைத்தும் ஒன்று சேர்ந்த இந்தப் பொருள், எதிர்கால தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களில் முக்கிய பங்கு வகிக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.
இந்தக் கண்டுபிடிப்பு ஏன் முக்கியம் என்பதையும், இதன் தனிச்சிறப்புகள் என்ன என்பதையும் இங்கு பார்ப்போம்.
பழைய மருத்துவ பாலிமர் ஏன் போதவில்லை
பல ஆண்டுகளாக மருத்துவ உலகில் பாலிஎதிலீன் கிளைக்கால் (PEG- Polyethylene glycol ) என்ற பாலிமர் (Polymer) மிகவும் பிரபலமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. திசுப் பொறியியல், மருந்துகளை உடலுக்குள் செலுத்தும் முறைகள், மருத்துவ சாதனங்கள் போன்ற பல துறைகளில் இதன் உதவி வெகுவாக கிடைத்தது. ஆனால் ஒரு பெரிய சிக்கல் இருந்தது.
இந்த பொருள் சிறிதளவு அழுத்தம் கொடுத்தால்கூட கண்ணாடி போல உடைந்து போகும். அதாவது, நெளிந்து வளைய வேண்டிய இடங்களில் இதை பயன்படுத்த முடியாது. மனித உடலின் திசுக்கள் எப்படி மென்மையாகவும், நெகிழ்வாகவும் இருக்கிறதோ, அந்த மாதிரி செயல்பட வேண்டிய மருத்துவ சாதனங்களுக்கு இந்த பொருள் மிகவும் கடினமாக இருந்தது.
இதனால் மருத்துவ துறையில் சில பயன்பாடுகள் சாத்தியமே ஆகவில்லை. குறிப்பாக, உடலின் இயக்கத்தின்போது வளைந்து கொடுக்க வேண்டிய செயற்கை உறுப்புகள் (prosthetics), மற்றும் திசு மாற்றுகள் (Tissue substitutes) போன்றவற்றில் புதிய, வளைந்து நெளியும், ஆனால் உறுதியான பொருள் தேவைப்பட்டது.
விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்த புத்திசாலித்தனமான தீர்வு
பேராசிரியர் லிஹெங் சாய் தலைமையிலான குழு இந்தப் பிரச்சனையை தீர்க்க புதுமையான அணுகுமுறையைத் தேர்ந்தெடுத்தது. அவர்கள் பாலிஎதிலீன் கிளைக்காலின் (Polyethylene Glycol) மூலக்கூறு அமைப்பையே முழுவதுமாக மாற்றினர்.
அவர்கள் உருவாக்கிய புதிய வடிவம் மடிக்கக்கூடிய பாட்டில் பிரஷ் போல இருக்கும். இதன் மூலக்கூறுகள் ரப்பர் போன்ற நெகிழ்வுத்தன்மையைக் கொண்டிருக்கும்படி வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இதனால் இது எவ்வளவு இழுத்தாலும் உடையாமல் நீளும் மற்றும் வளையும்.
இந்த bottlebrush polymer அமைப்பு உடலின் இயல்பான நெகிழ்வை ஆதரிக்கக்கூடியதாக இருப்பதால், மனித உடலில் பொருத்தப்படும் மருத்துவ சாதனங்களில் பெரும் முன்னேற்றத்தை ஏற்படுத்தும்.
3D பிரிண்டிங் என்றால் என்ன.?
இந்த புதிய பொருளின் மிக முக்கியமான அம்சம், இதை 3D பிரிண்டிங் தொழில்நுட்பத்தில் எளிதாக அச்சிடலாம் என்பது தான். இது மட்டுமே எதிர்கால மருத்துவ கண்டுபிடிப்புகளுக்கு பெரிய கதவுகளை திறக்கின்றது.
3D பிரிண்டிங் மூலம் என்னென்ன செய்யலாம்:
- துல்லியமான வடிவமைப்பில் செயற்கை உறுப்புகள்
- உடலின் தனித்துவத்திற்கு ஏற்ப சீர்மை உள்ள திசு கட்டமைப்புகள்
- மென்மையான ஆனால் உறுதியான செயற்கை தசைகள்
- மருத்துவ implant கள்
- உயிரி மாதிரிகள் மற்றும் பயிற்சி அமைப்புகள் ஆகியவைகளை நேரடியாக இதில் உருவாக்க முடியும்.
இந்த பாலிமரின் மிகப் பெரிய பலன் என்னவென்றால், இது biocompatible. அதாவது உடலுடன் பொருந்தும், பக்கவிளைவுகள் ஏற்படுத்தாத பாதுகாப்பான பொருள். இதனால் நீண்ட காலம் உடலுக்குள் உள்ள சாதனங்களுக்கும் இது ஏற்றது.
பேட்டரி உலகில் புரட்சி
மருத்துவத்திற்காக உருவாக்கப்பட்ட இந்தப் பொருள், மின்சாரத்தை திறம்பட கடத்தும் தன்மையைக் கொண்டிருப்பது ஆராய்ச்சியாளர்களை ஆச்சரியப்படுத்தியது. அதாவது இது ஒரு மென்மையான மின்கடத்தி என கண்டறிந்துள்ளனர்.
இது எப்படி பேட்டரிகளில் மாற்றம் ஏற்படுத்தப் போகிறது?
தற்போது நாம் பயன்படுத்தும் லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் திரவ மின்கடத்திகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. அவை சில நேரங்களில் வெப்பத்தால் வெடிப்பதற்கான அபாயம் இருந்து வருகிறது. ஆனால் சாலிட் ஸ்டேட் பேட்டரிகள் இந்த அபாயம் இல்லாததால் மிகவும் பாதுகாப்பானவை.
இந்த புதிய பாலிமர்
- வளைந்து கொடுக்கும்
- உடையாதது
- மின்சாரத்தைக் கடத்துகிறது
- நிறைய ஆற்றலை சேமிக்க உதவும் அமைப்பும் இதில் கிடைக்கின்றது.
எனவே இது எதிர்கால ஸ்மார்ட் வாட்ச்கள், மடிக்கக்கூடிய போன்கள் ( Foldable Phones ) , லேப்டாப்புகள், எலக்ட்ரிக் கார்கள் போன்றவற்றில் பயன்படுத்தப்படும் பேட்டரிகளை மற்றக்கொண்டிய சக்தி கொண்டது.
ஒரே பாலிமர், மருத்துவ சாதனமாகவும், பேட்டரியாகவும் மாறும் என்ற எண்ணமே புதிய யுகத்தின் ஆரம்பத்தைக் குறிக்கிறது.
சுற்றுச்சூழலுக்கும் பயன்
இந்த புதிய பொருள் சூழலுக்கு தீங்காக மாறாது என்பதையும் விஞ்ஞானிகள் உறுதி செய்துள்ளனர். இதன் தயாரிப்பு முறையும் அதிக எரிசக்தி தேவைப்படாத வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. எதிர்காலத்தில் சுற்றுச்சூழல் நட்பு பொருட்களின் தேவையை இது பூர்த்தி செய்யும்.
எதிர்காலத்தில் இதன் பயன் என்னென்ன.?
லிஹெங் சாய் குழுவின் மதிப்பீட்டுப்படி, அடுத்த சில ஆண்டுகளில் இந்தப் பொருள் பல துறைகளில் புதிய புரட்சிகளை உருவாக்கும். அதில் சில:
- மனித உடல் உறுப்புகளுக்குச் சமமான செயற்கை திசுக்கள்
- நீண்டநேரம் உடலுக்குள் செயல்படும் implant கள்
- மடிக்கக்கூடிய மற்றும் இழுக்கக்கூடிய மொபைல் பேட்டரிகள்
- வகை மாற்றக்கூடிய 3D பிரிண்ட் எலக்ட்ரானிக்ஸ்
- இலகுவான, நீண்டநேரம் இயங்கும் எலக்ட்ரிக் வாகன பேட்டரிகள்
- ரோபோடிக்ஸில் மென்மையான செயற்கை தசைகள்
இந்த பட்டியல் இன்னும் விரிவடையும் வாய்ப்பு மிக அதிகம்.
ஒரே ஒரு புதிய பாலிமர் பொருள் இரண்டு உலகங்களை மாற்றப்போகிறது. மருத்துவத்திலும் தொழில்நுட்பத்திலும் நம் வாழ்க்கையை எளிதாக்கும் புதிய யுகம் உருவாகி வருகிறது. ரப்பரைப் போல வளைந்து கொடுக்கும் இந்த bottlebrush polymer, எதிர்காலத்தில் நாம் பயன்படுத்தும் சாதனங்கள் அனைத்தையும் மாற்றும் திறன் கொண்டது. 3D பிரிண்டிங்கின் சக்தி இதனுடன் இணைந்ததால், மனித உடலைப் போலவே செயல்படும் சாதனங்களை உருவாக்குவது இனி கனவு அல்ல.
About the Author
