Preparation and application of durable flame retardant antimicrobial finishing agent for cotton fabrics
تُبلغ هذه الدراسة عن تخليق عامل إنهاء (FRA-PHMG) متين، مرتبط تساهمياً، ومقاوم للهب وللميكروبات، يعمل على تعزيز السلامة من الحرائق والمقاومة الميكروبية لأقمشة القطن بشكل كبير مع الحفاظ على الخصائص الميكانيكية والصمود لأكثر من 50 دورة غسيل.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
يُعد القطن أحد أكثر المواد المحبوبة على وجه الأرض، فهو متميز بنعومته، وقدرته على التنفس، وقدرته على امتصاص الرطوبة. وهو النسيج المفضل لكل شيء، بدءاً من القمصان الصيفية وصولاً إلى أثواب المستشفيات. ومع ذلك، فإن هذه الألياف الطبيعية تعاني من نقطتي ضعف جوهريتين تحدان من استخدامها في البيئات عالية المخاطر. أولاً، يحترق القطن بسهولة؛ فعند تعرضه للنار، يشتعل بسرعة ويستمر في الاحتراق، مطلقاً غازات قابلة للاشتعال تغذي اللهب. ثانياً، إن قدرته على حبس الماء تخلق بيئة دافئة ورطبة حيث يمكن للبكتيريا والفطريات أن تنمو وتزدهر، مما يشكل مخاطر صحية في الإعدادات الطبية أو الأماكن العامة. لعقود من الزمن، حاول العلماء معالجة هذه المشكلات عن طريق طلاء القطن بمواد كيميائية تمنع الحريق أو تقتل الجراثيم. ومع ذلك، ظل هناك عائق رئيسي: معظم هذه المعالجات تُغسل وتزول. فإذا استقرت المادة الكيميائية على سطح النسيج بدلاً من الارتباط به، فإن بضع دورات في الغسالة ستجرد النسيج منها، تاركة القطن عرضة للخطر مرة أخرى.
لقد طور باحثون في معهد شنغهاي للتكنولوجيا نهجاً جديداً يعالج كلا المشكلتين في آن واحد مع حل مشكلة الغسيل. فقد ابتكروا مادة تشطيب واحدة ترتبط كيميائياً بألياف القطن، مما يجعل النسيج مقاوماً للحريق وعدائياً للميكروبات دون أن يزول بالغسيل. بدأ الفريق ببوليمر مضاد للميكروبات شائع يُعرف بقدرته على قتل البكتيريا عن طريق تعطيل جدرانها الخلوية. وقاموا بتعديل هذا البوليمر عبر ربط مجموعة كيميائية يمكنها التفاعل مع القطن نفسه. ثم أضافوا الفوسفور والنيتروجين، وهما عنصران معروفان بتداخلهما مع عملية الاحتراق. وكانت النتيجة مركبًا جديدًا، عند تطبيقه على القطن وتسخينه، يشكل درعاً دائماً وغير مرئي. هذا الدرع لا يكتفي بالجلوس فوق الألياف، بل يندمج معها، مما يخلق حاجزاً متيناً يصمد أمام عمليات الغسيل المتكررة.
اختبر الباحثون هذه المعالجة الجديدة على نسيج قطني سادة عن طريق نقع القماش في محلول من المادة، ثم خبزه تحت حرارة عالية لتثبيته في مكانه. كانت النتائج مذهلة؛ فالقطن غير المعالج يحترق بشدة، ولا يترك وراءه سوى القليل من البقايا ويشتعل في ثوانٍ معدودة. أما النسيج المعالج، فقد تصرف بشكل مختلف تماماً؛ فعند تعرضه للهب، لم يستمر في الاحتراق. وبدلاً من أن يحترق ويتلاشى، شكل طبقة متفحمة سميكة حمت المادة التي تحته. وفي اختبار يقيس كمية الأكسجين التي يحتاجها النسيج ليستمر في الاحتراق، تطلب القطن المعالج أكثر من ضعف كمية الأكسجين التي يحتاجها القطن غير المعالج ليبقى مشتعلاً. وعند إزالة اللهب، توقف القماش عن الاحتراق فوراً، دون ترك أي جمر متوهج. كما انخفضت الحرارة المنبعثة أثناء عملية الاحتراق بشكل كبير، حيث انخفضت ذروة شدة النار بأكثر من تسعين بالمائة مقارنة بالعينة الضابطة غير المعالجة.
وإلى جانب إيقاف الحريق، أثبت النسيج فعالية عالية في قتل الجراثيم. فقد عرض الباحثون القطن المعالج لثلاثة أنواع شائعة من الميكروبات: نوعين من البكتيريا ونوع من الخميرة غالباً ما يوجد في حالات العدوى. وقد قتل النسيج جميعها تقرياً، حيث وصلت معدلات الفعالية إلى مئة بالمائة بالنسبة للخميرة وتسعة وتسعين بالمائة بالنسبة للبكتيريا. والأهم من ذلك، أن المعالجة لم تعتمد على إطلاق مواد كيميائية في الهواء أو الماء لقتل هذه الجراثيم، بل ظلت العوامل المضادة للميكروبات ثابتة على سطح النسيج، حيث تقتل الميكروبات فقط عند ملامستها للمادة. هذا العمل القائم على التلامس أكثر أماناً ويمنع إطلاق مواد سامة في البيئة.
كان الاختبار الحقيقي لهذه التكنولوجيا الجديدة هو قدرتها على تحمل مشاق الحياة اليومية. قام الباحثون بغسل النسيج المعالج خمسين مرة في آلة الغسيل، وهي عملية مصممة لمحاكاة سنوات من الاستخدام. وبعد هذه الدورات، احتفظ النسيج بمعظم خصائصه الوقائية؛ إذ ظل يقاوم الحريق بفعالية، متطلباً كمية أكبر بكثير من الأكسجين للاحتراق مقارنة بالقطن غير المعالج، واستمر في قتل أكثر من خمسة وثمانين بالمائة من الميكروبات التي واجهها. كانت الروابط الكيميائية التي تربط المعالجة بالقطن قوية بما يكفي لمنع تسرب المادة، مما ضمن بقاء الحماية سليمة. كما كان للمعالجة تأثير ضئيل على ملمس النسيج وقوته الفيزيائية، مما حافظ على النعومة والمتانة التي تجعل القطن مرغوباً.
يُظهر هذا العمل أنه من الممكن منح القطن دفاعاً مزدوجاً ودائماً ضد الحريق والعدوى دون المساس بخصائصه الطبيعية. ومن خلال الربط الكيميائي لعوامل الحماية مباشرة بالألياف، نجح الباحثون في ابتكار نسيج يظل آمناً ونظيفاً حتى بعد الغسيل المكثف. يقدم هذا النهج مساراً واعداً لإنتاج منسوجات ليست مريحة فحسب، بل آمنة بطبيعتها للاستخدام في المستشفيات، والمباني العامة، والمنازل حيث تكون سلامة الحريق والنظافة أمراً بالغ الأهمية. يقف هذا النسيج كحل متين، ليثبت أنه مع التصميم الكيميائي الصحيح، يمكن تحويل القطن إلى مادة تحمي من التهديدات التي لطالما حدت من إمكاناته.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.