انقلابی ‌نوین ‌در‌ دنیای‌ «سطوح‌خودکار‌تمیز‌شونده» ‌در‌ راه ‌‌است‌

توانایی خیره‌کننده گیاه بومی لوتوس یا همان درخت سدر یا کنار در از بین بردن آلودگی، الهام‌بخش دانش نوین و در حال توسعه روز افزودن بشر شده تا با الگو گرفتن از آن، طیف نوینی از فناوری‌های خودکار تمیز شونده و ضد باکتری ارائه شود که ممکن است در آینده‌ای نه چندان دور تحقق ایده‌هایی نظیر آزمایشگاه‌های تراشه‌ای ریز مایعات، الیاف خودکار تمیرشو‌نده و نظایر آنها را از قالب رویا خارج و تبدیل به واقعیت کند.

ویلیام بارتلوت از دانشگاه بن آلمان، کاشف و توسعه‌دهنده دانش تاثیر لوتوسی چشم‌انداز وسیعی برای آینده نقطه‌ای همچون منهتن متصور شده است. او این‌گونه متصور شده که با ارائه طیف گسترده‌ای از فناوری‌های نوین، شهری با قابلیت خیرکننده خودکار تمیزشونده طراحی و بنا کرد، جایی که تنها با اندک بارش باران پنجره‌ها و دیوارهای آسمانخراش‌ها به تمیزی گیاه لوتوس در آید. اما این پایان تصورات وی نیست بارتلوت در ذهن خود چادرها و خیمه‌هایی را نیز متصور شده است که با استفاده از الیافی ساخته می‌شوند که بدون هیچ‌گونه دخالت انسانی و مواد پاک‌کننده تقریبا پاک و تمیز می‌مانند. با این حال او تنها مغز متفکری نیست که چنین چشم‌اندازی را برای آینده اشیا و سازه‌هایی که نیاز به شستشو دارند متصور شده است: در ژاپن متخصصان زبده‌ای در عرصه فناوری‌های نوین دست به کار شده و تلاش جدی را برای تولید سطوح خودکار معطر و ضدعفونی‌کننده برای حمام، دستشویی و بیمارستان‌ها آغاز کرده‌اند. مایکل رابنر و رابرت گوهن از دانشگاه MIT هم فناوری‌های مشابهی را برای ضد بخار کردن آینه‌های حمام و دستشویی و کنترل آزمایشگاه‌های تراشه‌ای میکرومایعات (که طی آن مایعات از درون گذرگاه‌های میکروسکوپیک عبورمی کنند) متصور شده‌اند. از آن گذشته اساس چنین فناوری‌هایی در آینده‌ای نه چندان دور از آینه حمام و دستشویی فراتر رفته و طراحی و تولید الیاف‌های خودکار تمیزشونده برای پیراهن و شلوارها را رقم خواهند زد. پس به جرات می‌توان گفت انقلابی نوین در دنیای سطوح خودکار تمیزشونده در راه است.

داستان فناوری تولید مواد خودکار تمیزشونده ریشه در طبیعت و الهام گرفتن از گیاه کمیاب و منحصربه‌فرد لوتوس دارد. این گیاه پیشینه تاریخی در فرهنگ کشورهایی نظیر هند، میانمار، چین و ژاپن داشته و در عین حال از احترام و قداست خاصی نیز در فرهنگ این کشورها برخوردار است. احترام خاصی که برای این گیاه قائل می‌شوند به خلوص و پاکی خارق‌العاده آن باز می‌گردد. لوتوس در آب‌های توام با گل و لای می‌روید، اما حیرت‌آور این است که وقتی برگ‌هایش سبز می‌شوند چندین متر بالاتر از سطح آب قرار گرفته و  هرگز نشانه‌هایی از آلودگی روی آنها دیده نمی‌شود.  قطرات آب روی برگ‌های این گیاه درخشش خیره‌کننده‌ای دارند و جالب توجه این است که آب باران آلودگی‌ها را از روی برگ‌های این گیاه بهتر از هر گیاه دیگری در جهان پاک می‌کند. این نکته مهم بشدت مورد توجه بارتلوت قرار گرفته است که البته برای نخستین بار در دهه 70 میلادی حیرت این محقق را برانگیخت.

در آن سال‌ها امکانات حیرت‌آور میکروسکوپ‌های الکترونی و تصاویر واضحی که در حد نانومتر هستند حیرت بارتلوت را موجب شده بودند. طبق قاعده، ذرات آلودگی موجود روی نمونه‌های مورد بررسی کیفیت مشاهدات میکروسکوپی را بشدت تحت تاثیر قرار می‌دهند و از این رو نمونه‌ها حتما باید تمیز شوند، اما بارتلوت متوجه شده بود که درخصوص برخی از گیاهان هرگز نیازی به برطرف کردن آلودگی‌ها از روی سطوح آنها نیست، چون اساسا آلودگی روی آنها باقی نمی‌ماند و گیاه لوتوس عالی ترین نمونه آنها محسوب می‌شود.

کشف این خاصیت ویژه در گیاه لوتوس سرآغازی برای درک توانایی حیرت‌آور خاصیت خودکار تمیزشونده در نوعی سطوح با ساختارهای میکروسکوپی و حتی نانویی است. این درک حیرت‌آور در ادامه با تلاش‌ها و تحقیقاتی همراه بوده که نتیجه آن پیدایش دانشی نوین موسوم به «فناوری خودکار تمیزشونده» بوده است. بی‌شک بارزترین و ملموس‌ترین شیوه استفاده از فناوری مواد خودکار تمیزشونده، طراحی و تولید الیافی است که از آنها برای ساخت لباس‌های خودکار تمیزشونده استفاده خواهد شد. در این خصوص و طی سالیان اخیر محققان زیادی دست به تلاش‌های گسترده زده‌اند تا ابداعاتی در این زمینه داشته باشند. شاید یکی از بارزترین این تلاش‌ها به گروهی از دانشمندان استرالیایی تعلق داشته باشد که هم‌اکنون تمرکز خود را روی فرآیندی متمرکز کرده‌اند که در نهایت به تولید البسه خودکار تمیزشونده منجر خواهد شد. محققان دانشگاه موناش استرالیا راهی برای پوشاندن فیبرها با استفاده از نانوکریستال‌های دی‌اکسید تیتانیوم یافته‌اند که به گفته آنها این ماده می‌تواند هنگام قرار گرفتن در معرض نور خورشید ساختار ذرات چربی، آلودگی و غذا را در هم خرد کند.

در حقیقت استفاده از عنصر تیتانیوم و اکسید آن و استفاده از آن در معرض نور ماوراء بنفش که جزیی از طیف نور خورشید است، تکنیکی است که طی سال‌های اخیر از سوی گروه‌های مختلفی از دانشمندان ازجمله دانشمندان ژاپنی برای از بین بردن لکه‌های آلودگی آن هم بدون استفاده از آب و مواد شوینده شیمیایی ارائه شده است.
همچنین محققان مختلفی در سراسر جهان توانسته‌اند با افزودن پودر دی‌اکسید تیتانیوم به محلول‌های رنگی، از آن به عنوان پوششی شفاف روی شیشه و برای ارائه پنجره‌های خودکار تمیزشونده استفاده کنند. محققان استرالیایی که هم‌اکنون ایده جدیدشان در صدر تحقیقات مربوط به عرصه ارائه فناوری مواد خودکار تمیزشونده قرار دارد، فیبرهای طبیعی همچون پشم، ابریشم و شاهدانه تولید کرده‌اند که به هنگام قرار گرفتن در معرض نور خورشید، به صورت خودکار ذرات چربی، آلودگی‌ها و غذا را از بین می‌برند. دائود و تیم همراهش در این پروژه این فیبرها را با استفاده از لایه نازک و غیرقابل رویتی از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم پوشانده‌اند. دی‌اکسید تیتانیوم که هم‌اکنون در ساخت صفحات خورشیدی، خمیردندان و رنگ استفاده‌های گسترده‌ای دارد، کاتالیزور نوری قدرتمندی است که در معرض نور ماوراء بنفش و بخار آب رادیکال‌های هیدروکسیلی را تشکیل می‌دهد که مواد ارگانیگی را از هم می‌پاشند. با این حال نکته جالب توجه این است که این نانوکریستال‌ها نمی‌توانند ساختار فیبرهای طبیعی را از هم متلاشی کنند و در عین حال نسبت به پوست نیز بی‌ضرر هستند و در نهایت این که هیچ تاثیری بر ظاهر و زیبایی فیبرها نیز ندارند.

محققان امیدوار به استفاده از سایر قابلیت‌های دی‌اکسید تیتانیوم نیز هستند. از آن جمله آنها توجه ویژه‌ای بر خاصیت میکروب‌زدایی آن دارند به طوری که ثابت شده دی‌اکسید تیتانیوم می‌تواند فاتوژن‌هایی نظیر باکتری را در معرض نور خورشید و به وسیله در هم خرد کردن دیواره سلولی آن از بین ببرند.

با توجه به تحقیقات و دستاوردهای به عمل آمده، محققان بر این باور قطعی هستند که صنایعی نظیر نساجی، ساختمان‌سازی و تکنیک‌های بهداشتی و مرتبط با سلامت در سال‌های آینده از فناوری کاربردی مواد خودکار تمیزشونده استفاده غیرقابل اجتنابی خواهند کرد.

مهدی کیا