حسناً، حان وقت الاعتراف: لقد صادفت مؤخراً العديد من العناوين حول "الأقمشة الذكية"، وبصراحة، معظمها يجعل عيني تزهق. قمصان معززة بالجرافين؟ سترات تنظم درجة الحرارة؟ يبدو الأمر رائعاً، لكنه يبدو أيضاً معقداً ومكلفاً بشكل مستحيل.
لكن هذا الابتكار من جامعة هارفارد لفت انتباهي — وليس فقط لأنه يتضمن الحياكة.
اتضح أن بعض الباحثين في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة هارفارد اكتشفوا أن التقنية الأساسية نفسها التي كانت جدتك تستخدمها لصنع سترات عيد الميلاد غير المتساوية يمكنها فعلياً إنتاج أقمشة قادرة على تغيير شكلها، واستشعار الحركة، والعمل كمفاتيح كهربائية. لا حاجة لتقنية النانو المتطورة. فقط خيوط وهندسة ذكية.
ما هي أهمية ظاهرة "القفز" (Snapping)؟
هنا يصبح الأمر مثيراً للاهتمام. طورت الفريق، بقيادة الحاصلة حديثاً على درجة الدكتوراه كوساليا ماهاديفان، أقمشة محبوكة يمكنها فعلياً "القفز" من شكل مستقر إلى آخر — تماماً مثلما ينقر مفتاح الضوء إلى وضع التشغيل أو الإيقاف ويبقى هناك. لا حاجة للكهرباء للحفاظ على الوضع.
يسمي الباحثون هذا "تعدد الاستقرار"، وهو أمر مهم جداً. في السابق، كان إنشاء مواد تنحني وتحافظ على شكلها يتطلب صب البوليمرات بعناية والتحكم في الإجهادات المتبقية داخلها — أمور معقدة ومكلفة. لكن ماهاديفان وفريقها وجدوا أن الحياكة العرضية التقليدية (الطريقة الصناعية المستخدمة في معظم القفازات والقبعات) يمكنها تحقيق نفس التأثير باستخدام الخيوط وحدها.
كيف؟ استخدموا خيوطاً عالية المرونة وتقنية تسمى "التلبيس" (Plating)، التي تضع خيوطاً مختلفة على وجهي القماش المتقابلين. هذا يخلق أقمشة كثيفة وسميكة تميل طبيعياً إلى الانحناء لتشكيلات ثلاثية الأبعاد — فكروا في كيف ينحني حافة قميص القطن للأعلى بعد قصه. نفس المبدأ، لكن بشكل مقصود ودراماتيكي.
قالت ماهاديفان: "اختيار الخيوط ومعلمات الآلة سمح لنا باختيار قماش يكون سريع الاستجابة (snappy) إلى أقصى حد ممكن."
ماذا يمكننا أن نفعل فعلياً بهذا؟
هنا يتحول الأمر من "تجربة علمية لطيفة" إلى "انتظر، هذا مذهل حقاً".
رتب فريق هارفارد شرائطهم المحبوكة في أنماط مختلفة ووجدوا أنهم يستطيعون إنشاء أقمشة تقفز بين تكوينات مستقرة متعددة. كل تكوين يبقى ثابتاً حتى شيء ما — شد خفيف، حركة الجسم — يحفز القفز إلى حالة أخرى.
ثم أصبحوا مبدعين.
قاموا بنسج خيوط موصلة رفيعة في القماش، وفجأة أصبح لديهم مفاتيح كهربائية ناعمة وقابلة للتمدد. يغير القماش حالته الكهربائية عندما يقفز بين الأشكال. لا أزرار، لا شاشات لمس، فقط... القماش يقوم بعمله.
في إحدى العروض التوضيحية، أنشأوا غطاءً محبوكاً يشغل ويطفئ صمام LED عند تحركه بين حالاته المستقرة. كما بنوا مفتاحاً قابلاً للارتداء يوضع فوق الركبة أو المرفق — عند ثني المفصل، يقفز القماش ويحسب جهاز Arduino ذلك كخطوة. (مرحباً، أجهزة تتبع اللياقة البدنية المستقبلية!)
ربما الأكثر روعة؟ صنعوا غطاء مصباح قابل لإعادة التشكيل مع ثلاثة مفاتيح منفصلة. قم بشد أجزاء مختلفة من القماش، وستضيء أضواء بألوان مختلفة. تخيل غطاء مصباح يستجيب لكيفية لمسه.
تم عرض هذه النماذج الأولية حتى في تركيب فني في مختبر الفن، وهو ما يبدو المكان المثالي لتكنولوجيا تقف على الخط الفاصل بين الهندسة والحرف اليدوية.
لماذا هذا الأمر أكثر أهمية مما قد تظن
إليك الجزء الذي يثير حماسي حقاً: الآلات المستخدمة في هذا البحث هي في الأساس نفس معدات الحياكة الصناعية الموجودة بالفعل في مصانع الملابس حول العالم.
هذه ليست تقنية مختبرية فقط قد تصل، يوماً ما، ربما، إلى الإنتاج. التوافق مع التصنيع القائم يعني أن الأجهزة القائمة على هذه التقنية يمكن أن تتوسع نسبياً بسرعة. نحن لا نتحدث عن غرف نظيفة لتقنية النانو هنا — نحن نتحدث عن مص