استخدامات البوليمرات كإحدى تطبيقات الكيمياء فى حياتنا

الكيمياء هى علم من علوم الطبيعة التى عرفها الإنسان منذ قديم الأزل، وأرتبطت تطبيقات الكيمياء فى الحضارات القديمة بالتعدين وصناعة الألوان والدواء ودبغ الجلود وصبغ القماش وصناعة الزجاج، وقد نجحت الحضارات المصرية والبابلية والهندية القديمة فى الإستفادة العملية من الكيمياء فى التعدين وصناعة الفخار والأصبغة، ولكنهم لم يطورو معرفة نظرية يمكن إعتبارها علماً.

فى هذا المقال سنتناول واحدة من أهم تطبيقات الكيمياء فى الصناعة ألا وهى البوليمرات، وسنتعرف على استخدامات البوليمرات التي تلعب دور مهم جدا فى العديد من الصناعات المختلفة لما لها من خواص فريدة.

فى القرن السابع عشر ومع تقسيم الأجسام إلى مواد أولية نتيجة لأبحاث العالم “بويل”، وتعرف “جوزيف بريستلى” على غاز الأوكسجين، ومن ثم إكتشاف تكوين جزئ الماء على يد “هنرى كافندش”، وصولاً إلى “جون دالتون” الذى وضع النظرية الذرية الحديثة، بدأ بذلك عصر الكيمياء الحديثة.
وعلم الكيمياء هو علم المادة حيث يختص بدراسة كلاً من خواص المادة، وبنيتها وتركيبها وسلوكها وتفاعلاتها ، وكل ما يطرأ عليها من متغيرات. ويرتبط علم الكيمياء بباقي فروع العلوم من فيزياء وفلك وجيولوجيا وأحياء إرتباطاً وثيقاً، وفى العصر الحالى تتعدد تطبيقات الكيمياء فى نواحى الحياة.

ابدا تجربتك الان فى معامل براكسيلابس ثلاثيه الابعاد!

 

البوليمرات

 

البوليمر هو مركب ذو وزن جزيئي مرتفع مكون من وحدات جزئية مكررة. قد تكون هذه المواد عضوية أو غير عضوية، وقد تكون طبيعية أو صناعية في أصلها.

أمثلة على البوليمرات (أنواع البوليمرات)

يعتبر الألماس والجرافيت والعقيق والفلسبار والمرو والتلك من أشكال البوليمرات الطبيعية غير العضوية، أما البروتينات والسليلوز والنشا فهم من البوليمرات العضوية الطبيعية، ومن أمثلة البوليمرات التركيبية نجد الخرسانة ونيتريد البورون والكثير من الموصلات الفائقة.

وعلى الرغم من أهميتها الكبيرة فى العصر الحالى فإن للبوليمرات أثر سلبى على البيئة لا يمكن التغافل عنه ألا وهو عدم تعرضها للتحلل الحيوى ولذلك فهى تمثل إحدى أهم صور التلوث البيئى الذى يتفاقم يوماً بعد يوم.

وتتنوع استخدامات البوليمرات في الصناعة فهى تستخدم فى العربات والطائرات لخفة وزنها مقارنة بالمعادن مما يوفر من إستهلاك العربات والطائرات للوقود، كما أنها تتفوق معظم المعادن فى القوة، كما تستخدم فى مواد البناء والمواد اللاصقة والسيراميك والألياف والملابس والخرسانة.

استخدامات البوليمرات في حياتنا

أصبحت البوليمرات تلعب دوراً أساسياً وكلّياً في استخدامات الحياة اليومية وذلك بسبب خواصها الفريدة وأيضا بسبب فوائد البوليمرات في شتى المجالات . فهي مواد أساسية في القطاعات الصناعية اليومية، مثل المواد اللاصقة، ومواد البناء، والورق، والملابس، والألياف، واللدائن، والسيراميك، والخرسانة، والبلورات السائلة والمقاوم الضوئي، ومواد التكسية.

•  استخدامات البوليمرات الصناعية

وكما ذكرنا من قبل، تتنوع استخدامات البوليمرات في الصناعة فهى تستخدم فى العربات والطائرات لخفة وزنها مقارنة بالمعادن مما يوفر من إستهلاك العربات والطائرات للوقود. 

من أشهر استخدامات البوليمرات الصناعية:

1- استخدامات البوليمرات في صناعة السيارات

البوليمرات الكربونية لها إستخدام واسع فى تصنيع الجيل القادم من السيارات المتميزة بخفة الوزن وأكثر أماناً وأقل إستهلاكاً للوقود ، وهى عبارة عن نوع من أنواع اللدائن المدعمة بالألياف، والتي تتميز بأن لها متانة كبيرة مترافقة مع خفة في الوزن، وتنشأ من تدعيم البوليمرات بألياف الكربون الممزوجة بمركب البلاستيك الصلب.

ابدا تجربتك المعمليه عبر الانترنت الان!

 

2- استخدامات البوليمرات فى صناعة البلاستيك

يتم تحويل البترول الخام فى مصانع البتروكيماويات إلى مونيمرات عن طريق تكسير الروابط ومن ثم يتم ربط المونيمرات فى سلاسل طويلة وهى ما تسمى بالبوليمرات ، ثم تبدأ مرحلة تشكيل المنتج النهائى بعد إضافة المواد كالمقويات والمالئات والملدنات والإخضاب لتحسين خواصه ، ويدخل البلاستيك فى العديد من الصناعات المختلفة مثل كابلات الكهرباء والإلكترونيات والأجهزة المنزلية والتغليف وغيرها من الصناعات المتعددة.

 

• استخدامات البوليمرات فى مستحضرات التجميل الطبية

يعد الجلد الصناعى المصنوع من بوليمر السيليكون من أهم تطبيقات البوليمرات المستقبلية فى مجال مستحضرات التجميل حيث سيكون له القدرة على مكافحة الشيخوخة حيث يساعد على شد الجلد وتقليل التجاعيد والحد من أكياس تحت العين ، كما يمكن لمن يعانون من بعض الأمراض الجلدية كالإكزيما إستخدامه.

• استخدامات البوليمرات في الطب

تتيح البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي إمكانية كبيرة لإيصال الدواء والسيطرة عليه (مثل المواد اللاصقة والخيوط والشبكات الجراحية)، وكذلك أجهزة تقويم العظام (المسامير والقضبان)، وأيضًا في تطبيقات طب الأسنان وهندسة الأنسجةز

 والجدير بالذكر ان مثل هذه البوليمرات المستخدمة في المجال الطبي يجب أن تكون  متوافقة حيوانيا وليس لاستحضار استجابة التهابية، ويجب أن تكون لها خصائص ميكانيكية ومعالجة مناسبة،والأهم أن تكون منتجات التحلل ضارة ويجب إعادة امتصاصها بسهولة أو إفرازها، ولهذه الأسباب من المهم اختبار كل مادة بشكل كاف قبل استخدامها في جسم الإنسان.

• استخدامات البوليمرات في الزراعة

تستخدم البوليمرات في الزراعة كمواد هيكلية تساعد النباتات على النمو في مناخ مناسب لها ، مثل استخدام البيوت الخضراء  وذلك للتبخير والري وتوزيع المياه بشكل جيد ، حيث تمتلك المواد البوليمرية جزيئات لديها مجموعة وظيفية نشطة وخصائص مميزة .

مستقبل البوليمرات

طبقاً لدراسة نشرت مؤخراً فى مجلة science قام علماء من جامعة Northwestern بتطوير بوليمرات بأجزاء قابلة للإزالة يمكن إعادة تصنيعها والإستفادة منها مرة أخرى وهو ما يساعد على الحد من التلوث البيئى الناتج من تطبيقات الكيمياء للبوليمرات.

توفر براكسيلابس معامل علوم افتراضية بين يديك طوال الوقت

عشرات التجارب المعملية للكيمياء والفيزياء والبيولوجيا بمحاكاة تفاعلية وثلاثية الأبعاد

 

ابدا تجاربك مع براكسيلابس الان مجانا!