מדענים מאוניברסיטת תל אביב הנדסו מטא-חומר חדש בעל תכונות ייחודיות ופוטנציאל יישומי רב

מטא-חומר חדשני, שפותח על ידי מדענים באוניברסיטת תל אביב ובהולנד, מאפשר התאמה מושלמת בין פני החומר למשטחים בלתי אחידים, בעלי בליטות ושקעים. בשל תכונותיו הייחודיות, הוא יכול להתאים במיוחד ליישומים שנצמדים לגוף האדם, כמו פרוטזות מותאמות ונוחות, ומגוון טכנולוגיות לבישות. המחקר התפרסם בכתב העת המדעי Nature ביולי 2016.

"מטא-חומרים הם חומרים חכמים שהונדסו בידי אדם, ואינם מצויים בטבע," מסביר ד"ר יאיר שוקף, ראש קבוצת המחקר בבית הספר להנדסה מכנית באוניברסיטת תל אביב. "בניגוד לחומרים 'רגילים', שתכונותיהם נקבעות על ידי הרכבם הכימי (אטומים ומולקולות), התכונות הפיזיקליות של מטא-חומרים נובעות מהמבנה המרחבי שלהם. במילים אחרות: אבני הבניין המיוחדות, והאופן בו הן משתלבות זו בזו, קובעים את תכונות המטא-חומר. במחקר החדש פיתחנו מטא-חומר פורץ-דרך, תלת-ממדי ולא מחזורי, בעל פוטנציאל יישומי רב."

החוקרים בחרו להתמקד בתכונות המכאניות של מטא-חומרים, ובפרט בגמישות. אומר ד"ר שוקף: "כל המטא-חומרים שפותחו עד היום היו הומוגניים ובעלי מבנה מחזורי - כלומר תבנית אחת, שחוזרת על עצמה שוב ושוב. עמיתינו בהולנד הצליחו לפתח אבני בניין דמויות קוביות חלולות, המאפשרות גמישות. לאחר מכן נעזרנו בכלים חישוביים כדי לבנות מהקוביות הללו מבנים תלת ממדיים גדולים יותר, מתוכנתים 'על פי הזמנה'. הצבה חכמה של אבני הבניין בתוך המבנה מאפשרת לנו ליצור על המשטח החיצוני של המבנים כל תבנית מבוקשת של בליטות ושקעים."

בזכות חוסר המחזוריות מתאים המטא-חומר החדש במיוחד לממשקים עם משטחים ביולוגיים, שנמצאים בתנועה ואינם אחידים מטבעם - בעיקר בגוף האדם. כך לדוגמא, ניתן יהיה בעתיד לבנות ממנו פרוטזות המתלבשות באופן מדויק ביותר על הגדם, ומשפרות את תחושתם ותפקודם של קטועי גפיים. שימושים נוספים צפויים ברובוטים רכים, וכן במתקנים עתידיים של טכנולוגיות לבישות, שיש להצמידם לגוף בדיוק רב כדי להפעילם באופן מיטבי.