أداة البلازما كطريقة خضراء لإكساب الأنسجة النسيجية مقاومة للاحتراق والحماية من الأشعة فوق البنفسجية

أقمشة أكثر أمانًا لحياتنا اليومية

من الأرائك والستائر إلى مقاعد السيارات والسترات الصوفية، تحيط بنا الأقمشة الصناعية. ومع ذلك، يحترق كثير من هذه المواد بسهولة، وتوفر حماية محدودة من أشعة الشمس فوق البنفسجية، وقد تكون موطناً للبكتيريا. تعرض هذه الدراسة طريقة «أكثر خضرة» لتطوير نسيج صناعي شائع—البولي أكريليك—بحيث يقاوم اللهب، يحجب الضوء فوق البنفسجي، يقاوم الجراثيم، بل ويصبح أقوى قليلًا، وكل ذلك مع تقليل الأبخرة السامة المتحررة أثناء الاحتراق.

توَهُّج لطيف يغير أسطح النسيج

بدأ الباحثون بأداة غير مرئية تسمى بلازما الغاز—غاز مؤين جزئيًا عند درجة حرارة منخفضة يوصف غالبًا بأنه توهُّج لطيف. عرضوا نسيج البولي أكريليك إما لبلازما الأكسجين أو النيتروجين لمدة تصل إلى 90 دقيقة. لا تؤدي هذه المعالجة إلى ذوبان النسيج أو طلاءه؛ بل تضيف بهدوء مجموعات كيميائية جديدة إلى سطح الألياف، فتغيره من طارد للماء إلى أكثر محبة للماء. ذلك التحول البسيط يجعل من الأسهل للطلاءات اللاحقة أن تلتصق بقوة بالألياف، ويحل مشكلة قائمة منذ زمن طويل: تفتقر الأقمشة الصناعية عادةً إلى «المشابك» السطحية المناسبة للمعالجات الدائمة.

درع نانوي نباتي

بعد ذلك، أعد الفريق طلاءًا واقيًا رقيقًا مبنيًا حول جسيمات أكسيد الزنك النانوية. ومن غير المعتاد أنهم صنعوا هذه الجسيمات باستخدام مستخلص من سيقان نبات الملوخية، مما يوفر مسارًا أكثر صداقة للبيئة مقارنة بالطرق التقليدية. كانت جزيئات أكسيد الزنك، بمتوسط قطر يبلغ 6.2 نانومتر فقط، مختلطة بمركبين غنيين بالفوسفور—ثلاثي فوسفات الصوديوم وتترافيل بروبيل أمونيوم هيكسافلورو فوسفات—الذين يشجعان تكوّن طبقة فحمية واقية أثناء الاحتراق. شكّل هذا الخليط «نانومركبًا أخضر» يمكن توزيعه على النسيج المعالج بالبلازما، حيث التزمت المادة بشكل أفضل بكثير مما كانت عليه على النسيج غير المعالج.

اختبار اللهب والجراثيم وأشعة الشمس

لاختبار ما إذا كان النسيج المطور يعمل كما هو مقصود، أجرى العلماء سلسلة من الاختبارات المعيارية. في اختبارات القابلية للاشتعال، احترق البولي أكريليك غير المعالج بسرعة، بينما احترقت العينات المطلية والمُعالجة بالبلازما أبطأ بكثير. النسخة الأفضل أداءً، التي استخدمت بلازما الأكسجين تلتها الطبقة النانوية، خفّضت معدل الاحتراق بحوالي 83 في المئة. كما احتاجت إلى كمية أكبر من الأكسجين لاستمرار الاحتراق وأطلقت كميات ملحوظة أقل من ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت—وهي غازات مرتبطة بالدخان السام—بفضل طبقة الفحم الأكثر سمكًا وكثافة التي غرقت سطح النسيج. في الوقت نفسه، أظهرت اختبارات ميكانيكية أن الطلاء لم يضعف النسيج؛ ففي بعض الحالات تحسنت مقاومة الشد بحوالي 10 في المئة، مما يشير إلى تأثير تقوية طفيف للطبقة النانوية.

حماية من الميكروبات وأشعة الشمس القاسية

حصلت الأنسجة المعالجة نفسها أيضًا على فوائد صحية جديدة. في اختبارات أطباق بيتري، سمح البولي أكريليك غير المعالج لنوعين شائعين من البكتيريا—المكورات العنقودية الذهبية وإيشيريشيا كولاي—بالنمو بحرية. بالمقابل، أظهرت الأقمشة الحاملة لطلاء أكسيد الزنك النباتي مناطق خالية من البكتيريا بوضوح بعرض عدة مليمترات حول العينات. جاء هذا التأثير المضاد للجراثيم من العمل المشترك لأكسيد الزنك والمركبات الفسفورية ومستخلص الملوخية، جميعها مثبتة بقوة على السطح المنشط بالبلازما. عندما قاس الباحثون الحماية من الأشعة فوق البنفسجية، وجدوا أن عامل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية (UPF) قفز من 12.5 للنسيج العادي إلى 39.6 بعد المعالجة—تحسّن يزيد عن ثلاثة أضعاف ومقارن أو أحسن من العديد من التشطيبات النسيجية المتقدمة الموثقة في الأدبيات.

وعد وحدود الأنسجة الذكية الأكثر خضرة

أخيرًا، تحقق الفريق من كيفية بقاء التشطيب الجديد بعد الغسيل. بعد عدد قليل من دورات الغسيل، ظل أداء مقاومة الاحتراق مقبولًا، لكنه انخفض مع مزيد من الغسلات، مما يظهر أن الطلاء الحالي شبه دائم بدلاً من كونه دائمًا. ومع ذلك، فإن الصورة العامة مشجعة: بمساعدة «بادئة» بلازما منخفضة الحرارة وطلاء جزيئي نانوي بمساعدة نباتية، يمكن تحويل نسيج صناعي شائع إلى مادة أكثر أمانًا وحمايةً وقوةً قليلًا. بالنسبة للمستخدمين اليوميين، قد يترجم ذلك في نهاية المطاف إلى أقمشة منزلية وتقنية تحترق بدرجة أقل، وتوفر حماية شمسية أفضل، وتبطئ نمو البكتيريا، وتطلق دخانًا أقل سمية إذا اشتعلت—كل ذلك محقق عبر عملية صُممت مع وضع الاعتبارات البيئية في الحسبان.

الاستشهاد: Abdel-Razik, A.M., Nasr, H.E. & Attia, N.F. Plasma tool as green route for incorporation of flame retardancy and ultraviolet protection of textile fabrics. Sci Rep 16, 12474 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47539-x

الكلمات المفتاحية: أقمشة مقاومة للاحتراق, طلاءات جزيئية نانوية, معالجة سطحية بالبلازما, أقمشة واقية من الأشعة فوق البنفسجية, مواد مضادة للبكتيريا