المواد الهندسية متعددة الخيوط (PAMs).

تُعد المواد الهندسية متعددة الخيوط (PAMs) خطوة متقدمة في علم المواد. تُحدد خصائصها التصميم البنيوي وليس التركيب الكيميائي. انبثق هذا الاتجاه من العلاقة بين البنية والخصائص والسلوك وتكنولوجيا التصنيع، وأحدث قفزة كبيرة في تطوير المواد الذكية.

المواد متعددة الخيوط هياكل ثلاثية الأبعاد تتكوّن من جزيئات مترابطة على شكل حلقات أو أقفاص. تُشكّل شبكات متصلة ميكانيكياً تمنحها مزيجاً فريداً من الصلابة والسيولة. لا تتوفر هذه الخاصية في المواد التقليدية. تتيح الترابطات الميكانيكية حركة الوحدات البنيوية مع الحفاظ على تماسك البنية، فيؤدي ذلك إلى أداء عالي تحت الإجهاد.

تبدي مواد PAMs استجابات ميكانيكية متغيرة. تتصرف كسوائل غير نيوتونية عند الأحمال المنخفضة، وتتحول إلى مواد صلبة عند الأحمال المرتفعة. تُستخدم لامتصاص الصدمات والحماية. تغيّر شكلها وتتجاوب مع المؤثرات الكهربائية، فيُمكن توظيفها في الروبوتات الناعمة والهندسة الذكية.

في المقياس المجهري، تتكوّن هذه المواد من شبكات متشابكة ذات بنية متوازنة بين التماسك والمرونة. يعزز ذلك استجابتها للمحفزات مع الحفاظ على بنيتها. تُصنّع بتقنيات دقيقة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد، والبلمرة ثنائية الفوتون، والتجميع النانوي. تسعى الأبحاث إلى إنتاجها صناعياً بطرق اقتصادية مثل القولبة والطباعة عالية الإنتاجية.

تشمل التطبيقات المحتملة لمواد PAMs الصناعات الدفاعية، الإلكترونية المرنة، الأجهزة الطبية والفضاء. تتمتع بقابلية تخصيص عالية واستجابة فعالة. يُتوقع أن يوسّع التطوير المستمر في تقنيات التصنيع والنمذجة الحاسوبية مجالات استخدامها.

يُمثّل هذا الاتجاه تحولاً في علوم وهندسة المواد. يُصمَّم خصائص المواد ميكانيكياً بدقة عالية دون الاعتماد الكامل على الكيمياء. تشير تقارير الصناعة إلى أن المواد الهندسية المتطورة، بما فيها متعددة الخيوط، ستشكّل سوقاً يتجاوز 200 مليار دولار بحلول 2030.

تجسد PAMs قفزة نوعية في تصميم المواد. تجمع بين المرونة والتوافق والديناميكية، وتُعد محور اهتمام البحث والتطوير في مجالات متعددة.