طوّر باحثون في جامعة جورجيا مادةً جديدةً تُعدّ خصائصها مثاليةً للأجهزة الطبية كالأقنعة والضمادات. كما أنها أكثر صداقةً للبيئة من المواد المستخدمة حاليًا.
باستخدام أقمشة غير منسوجة (أقمشة مصنوعة بربط الألياف دون نسج أو حياكة)، تمكن الفريق بقيادة غاجانان بهات من ابتكار مواد مركبة مرنة، قابلة للتنفس، وماصة، مثالية للأجهزة الطبية. كما أن إضافة القطن تجعل المادة الناتجة مريحة على الجلد (وهو عامل مهم للأغراض الطبية) وأسهل في التحلل، مما يجعلها أكثر صداقة للبيئة من المنتجات المماثلة المتوفرة حاليًا في السوق.
في مختبره بمختبر أبحاث نورثرن ريفر بيند، يُظهر البروفيسور غاجانان بهات كيفية لفّ الأقمشة غير المنسوجة المرنة واستخدامها كضمادات طبية. (تصوير: أندرو ديفيس تاكر/جامعة جورجيا)
بتمويل من وزارة الزراعة الأمريكية، اختبر الباحثون توليفات مختلفة من القطن والأقمشة غير المنسوجة، بالإضافة إلى أقمشة غير منسوجة أصلية، لاختبار خصائص مثل التهوية وامتصاص الماء والمرونة. وقد أظهرت الأقمشة المركبة أداءً جيدًا في الاختبارات، حيث وفرت تهوية جيدة وامتصاصًا أفضل للماء واستعادة جيدة للشد، مما يعني قدرتها على تحمل الاستخدام المتكرر.
شهد الطلب على الأقمشة غير المنسوجة نموًا متزايدًا في السنوات الأخيرة، ومن المتوقع أن تصل قيمتها السوقية إلى 77 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2027، وفقًا لتقرير صادر عن شركة أكومن للأبحاث والاستشارات. تُستخدم الأقمشة غير المنسوجة على نطاق واسع في المنتجات المنزلية، مثل الحفاضات، ومنتجات النظافة النسائية، وفلاتر الهواء والماء. تتميز هذه الأقمشة بمقاومة الماء والمرونة والتهوية، كما أن قدرتها على ترشيح الهواء تجعلها مثالية للاستخدام الطبي.
تتطلب بعض هذه المنتجات المستخدمة لأغراض طبية حيوية، مثل اللاصقات والضمادات، بعض التمدد والتعافي بعد التمدد. ولكن نظرًا لاحتكاكها بالجسم، فإن استخدام القطن قد يكون مفيدًا بالفعل، وفقًا لكلية الأسرة والمستهلك. قال بارث، رئيس قسم المنسوجات والتسويق والتصميم الداخلي، والذي شارك في تأليف الورقة البحثية مع طالب دراسات عليا حالي. الطالبان د. بارثا سيكدار (المؤلف الرئيسي) وشفيق الإسلام.
على الرغم من أن القطن ليس بنفس مرونة الأقمشة غير المنسوجة، إلا أنه أكثر امتصاصًا وأكثر نعومة، مما يجعله أكثر راحة في الارتداء. يُعد القطن أيضًا محصولًا رئيسيًا في جورجيا وجزءًا مهمًا من اقتصاد الولاية. تبحث وزارة الزراعة الأمريكية دائمًا عن استخدامات جديدة للقطن، وقد اقترح بارث "دمج الأقمشة غير المنسوجة القابلة للتمدد مع القطن لإنتاج منتج غني بالقطن ومرن".
البروفيسور غاجانان بهات يختبر أقمشة غير منسوجة قابلة للتمدد باستخدام جهاز اختبار النفاذية في مختبره بمختبرات ريفربيند نورث للأبحاث. (تصوير: أندرو ديفيس تاكر/جامعة جورجيا)
ويعتقد بارث، المتخصص في الأقمشة غير المنسوجة، أن المادة الناتجة يمكن أن تحتفظ بالخصائص المرغوبة للأقمشة غير المنسوجة مع كونها أسهل في التعامل وقابلة للتحلل.
لاختبار خصائص المواد المركبة، قام بهات وسيكدار وإسلام بدمج القطن مع نوعين من الأقمشة غير المنسوجة: الأقمشة المغزولة بالغزل والأقمشة المصهورة بالنفخ. تحتوي الأقمشة غير المنسوجة المغزولة بالغزل على ألياف أكثر خشونة، وهي عادةً أكثر مرونة، بينما تحتوي الأقمشة غير المنسوجة المصهورة بالبثق على ألياف أدق، وتتميز بخصائص ترشيح أفضل.
قال بات: "كانت الفكرة هي: ما التركيبة التي ستمنحنا نتائج جيدة؟ نريدها أن تتمتع بقدرة على التمدد، وأن تكون قابلة للتهوية وقادرة على امتصاص الرطوبة."
قام فريق البحث بإعداد أقمشة غير منسوجة ذات سماكات مختلفة ودمجها مع قطعة أو قطعتين من قماش القطن، مما أدى إلى إنتاج 13 نوعًا للاختبار.
أظهرت الاختبارات أن المادة المركبة تُحسّن امتصاص الماء مقارنةً بالمادة غير المنسوجة الأصلية، مع الحفاظ على نفاذية هواء جيدة. تمتص المواد المركبة كمية ماء أكبر من الأقمشة غير القطنية تتراوح بين 3 و10 أضعاف. كما تحافظ المادة المركبة على قدرة الأقمشة غير المنسوجة على التعافي من التمدد، مما يسمح لها بتحمّل الحركات العفوية دون تشوّه.
يقول بارث، أستاذ الألياف والمنسوجات في جمعية جورجيا الرياضية، إن عملية تصنيع الأقمشة غير المنسوجة المركبة قد تستخدم قطنًا منخفض الجودة، وأحيانًا قطنًا مُهدرًا أو مُعاد تدويره من إنتاج منتجات مثل القمصان وأغطية الأسرة. وبالتالي، يكون المنتج الناتج أكثر صداقة للبيئة وأقل تكلفة في الإنتاج.
نُشرت الدراسة في مجلة "المنسوجات الصناعية". شارك في تأليفها دوغ هينشليف وبريان كوندون من مركز أبحاث المنطقة الجنوبية التابع لوزارة الزراعة الأمريكية.
وقت النشر: ٢٣ يناير ٢٠٢٤