مادر بزرگ اختراعات

اگر احتیاج مادر اختراع است، حفاظت از خود، مادربزرگ این خانواده محسوب می‌شود. ابتکار دکتر رونالداف دمئو، پزشک اهل فلوریدا، یکی از این مادر بزرگ‌ها است. او برای درمان ناراحتی‌های مزمن بیماران خود از اشعه X استفاده می‌کند. از آن جا که آسیب رسانی طولانی مدت اشعه X ممکن بود آثار زیان باری برای دمئو داشته باشد، وی سال‌ها پیش تصمیم گرفت به جای جلیقه‌های ضد تابش فعلی که به علت وجود سرب در ساختارشان سنگین‌اند جلیقه‌های سبک تر و کارامدتری بسازد.
وی و همکارانش پس از سال‌ها تحقیق الیافی از نوع کامپوزیت پلیمری ابداع کرده‌اند که ساختار منحصر به فردی دارد و آن را "دمرون" نام نهادند. این الیاف نه تنها می‌تواند مانع اشعه X و تشعشعات هسته‌ای (اشعه‌های گاما و ذرات آلفا و بتا) شود و همانند تن پوش‌های سربی استاندارد فعلی موثر و کارآمد است، بلکه انعطاف پذیری بیشتری دارد و بدین لحاظ پوشیدن آن راحت‌تر است. حال آن که که لباس‌های محافظ پلاستیکی سبک نمی‌توانند مانع عبور کامل اشعه X یا اشعه گاما شوند. علاوه بر این به نظر می‌رسد الیاف جدید نسبت به عوامل جنگی بیولوژیک و شیمیایی مهلک نفوذناپذیر است. بنابراین، می‌توان از آن برای ساختن لباس‌های یکسره کارگرانی که با مواد شیمیایی خطرناک سروکار دارند یا ساختن لباس افرادی که در موارد اضطراری در صحنه حاضر می‌شوند، استفاده کرد.
هم اکنون متخصصان وزارت دفاع آمریکا سرگرم ارزیابی میزان تأثیر استفاده از دمرون برای ساختن پوشش‌هایی برای مقابله با عوامل هسته‌ای، بیولوژیک و شیمیایی هستند. از این پوشش‌ها برای مقابله با گاز خردل، گاز اعصاب VX و سارین استفاده می‌شود. هر دست لباس یکسره دمرون حدود ۶۰۰ دلار هزینه دارد. از این ماده جدید می‌توان برای ساختن چادرهای ضد اشعه، آستر هواپیماها و فضاپیماها، پوشش تجهیزات حساس و لباس‌های محافظ پزشکی استفاده کرد.
از آن جا که خانم دمئو در معرض تابش روزافزون این پرتوها قرار داشت و از این بابت احساس نگرانی می‌کرد، درصدد برآمد میزان پرتوهای رسیده به خود و همکارانش را کاهش دهد. وی می‌گوید: «من وارد بازار لباس ضدتابش شدم تا بتوانم از خود در مقابل این پرتوها حفاظت کنم و در نهایت زندگی طولانی تری داشته باشم.» برای کسانی که در معرض دائم اشعه X یا مواد هسته‌ای قرار دارند، محدود کردن میزان این پرتوها دشوار است. دمئو می‌گوید: «برای مثال، امکانات بیمارستانی که در اختیار بسیاری از متخصصین قرار دارد، تا حد زیادی با یکدیگر متفاوت است و هرکدام از این دستگاه‌ها از روش‌های متفاوتی برای اندازه گیری میزان پرتوها استفاده می‌کنند. کمتر کسی پیدا می‌شود که این مقدارها را که به روش‌های مختلفی به دست آمده‌اند، با هم مقایسه کند.»
مشکل همیشگی دیگری وجود دارد که باعث پیچیدگی هر چه بیشتر مسئله می‌شود: ممانعت از ادامه کار کارگران شاغل در مراکز پزشکی و تابشی، در صورت فراتر رفتن میزان تابش از حد مجاز. وی می‌گوید: «مردم اغلب نمی خواهند بدانند میزان کلی تابش که در معرض آن قرار دارند چه قدر است، چرا که نمی‌خواهند شغل خود را از دست بدهند. در عین حال تعداد کسانی که مایل باشند ضمن پوشیدن جلیقه‌ها و پیش بندهای سرب دار مناسب (که قیمت آنها حدود ۸۵ تا ۶۰۰ دلار است) به کار خود ادامه دهند، کم است. این جلیقه‌ها اکثراً از صفحاتی ساخته شده اند که حاوی گرد سرب جای گرفته در ماده زمینه پلیمری است و به همین دلیل سنگین و دست و پا گیرند.
علی رغم شک و تردیدهای که از سوی متخصصان ایمنی تابش ابراز شده است، دمئو ، تصمیم گرفت ضمن استخدام شیمیدانان و متخصصین مواد، یک موسسه تحقیقاتی ایجاد کند و در آن جا روی مواد سبک و انعطاف پذیری که بتوانند اشعه X را متوقف کند، به تحقیق بپردازد. در نهایت نیز به منظور توسعه و بازاریابی محصولات خود شرکتی به نام فناوری حفاظت در برابر تابش ( RST ) در میامی تاسیس کرد. اکنون وی می‌توانست به عنوان مدیر شرکت، تحقیقات پزشکی خود را پی‌گیری کند.
گروه تحقیقاتی در ابتدای کار به بررسی حفاظت با استفاده از فلزات پرداخت، اما نتیجه چندانی در بر نداشت. سرب سمی، سنگین و حجیم است، بنابراین کنار گذاشته شد. دمئو می‌گوید: «مس و آلومینیوم تا حدودی خواص ضدتابش از خود نشان می‌دهند، اما عملکرد آنها چندان هم قابل قبول نبود. بعدها ذرات فلز داخل الیاف مختلف کار گذاشتیم و به چند اختراع ثبت شده هم دست یافتیم. مدتی بعد درصدد بر آمدیم که از پلیمرها برای تضعیف تابش استفاده کنیم.»
گروه بعد از مدت‌ها کار بی نتیجه، به استفاده از ترکیبات پلی اوره تان و پلی وینیل کلراید که حاوی انواع نمک‌های آلی و معدنی بود و می توانست مانع عبور پرتوها شود روی آورد. اجزای سازنده این نمک‌ها اعداد اتمی (تعداد پروتون‌های موجود در اتم یک عنصر مشخص) بالایی دارند و به همین دلیل می‌توانند به طور موثرتری پرتوها را متوقف کنند. دمئو می گوید: «موادی که ما ساختیم همانند پلاستیک متراکم سنگین است و عملکردشان نیز همان طور است.»
الیاف دمرون بسته به نوع تابش به دو شیوه مختلف عمل می‌کند. دمئو در تشریح عملکرد این الیاف می‌گوید وقتی که اشعه X یا اشعه گاما به ذرات نمک پراکنده برخورد می کند، یا جذب می‌شوند (طبق پدیده فتوالکتریک) و انرژی شان به گرما تبدیل می‌شود یا در یک سطح انرژی دیگر تفرق پیدا می‌کنند. (طبق پدیده کامپیتون) و سپس به وسیله ذرات پراکنده در محیط جذب یا پراکنده می‌شوند. همین جذب شدن یا تفرق مانع نفوذ پرتوها به بافت‌های بدن می‌شود. هنگامی که ذرات آلفا و بتا به دمرون برخورد می‌کنند، الکترون‌های موجود در اتم‌های نمک سرعت حرکت آنها را کند می‌کنند و در نتیجه جذب محیط اطراف می‌شوند.
از آن جا که تجهیزات اشعه X طیف گسترده‌ای از فوتون‌ها را ایجاد می‌کنند و هسته‌های رادیواکتیو ذراتی تولید می‌کنند که مقادیر مختلفی انرژ دارند، عوامل ضد تابش موجود در الیاف دمرون نیز باید طوری طراحی شوند که بتوانند جلوی این گونه تابش‌های با انرژی مختلف را بگیرند. هر کدام از مواد تضعیف کننده تابش که در ساختار این مواد به کار رفته است، می‌تواند محدوده خاصی از انرژی‌ها را جذب یا پراکنده سازد. دمئو در تشریح ساختار این مواد می‌گوید:" ساختار آنها تا حدودی شبیه مواد ضد صدا است. یک صفحه چوبی به ضخامت سه سانتی متر می‌تواند فرکانس‌های ویژه‌ای را جذب کند، اما یک صفحه مشابه با ساختار چندلایه که از یک لایه یک سانتی متری و یک لایه دو سانتی متری ساخته شده است می‌تواند تقریباً همه فرکانس‌ها را جذب کند.»
این چندسازه پلیمری را به دو شیوه مختلف می‌توان ساخت: یا به صورت صفحات نازک یا از طریق قالب گیری تزریقی. دمرون‌های اولیه تهیه شده توسط گروه RST از روی هم قرار دادن صفحات نازک بین دو لایه مختلف ساخته شده است. ماده نهایی که به این روش ساخته شده است حدود ۴۳/۰ میلی متر ضخامت دارد و چگالی آن حدود ۱/۰ گرم سانتی متر مربع است.
هر چند که دمرون تقریباً همانند مواد حاوی سرب که برای ساخت تن پوش‌های ضدتابش به کار می‌رود متراکم است، اما به راحتی خم، چروک یا تا می‌شود. این ساختار نازک و انعطاف پذیر توانسته است کارآیی خود را برای مقابله با اشعه X و پرتوهای هسته‌ای طی آزمایش‌های انجام گرفته در آزمایشگاه ملی لورنس لیورمور، مرکز تحقیقات هسته‌ای نیلی در موسسه فناوری جورجیا و موسسه رادیولوژی کالج پزشکی و جراحی دانشگاه کلمبیا به اثبات برساند. با این همه هنوز هم به طور کامل مشخص نشده است هنگامی که دمرون تحت تاثیر تابش‌های شدید قرار می‌گیرد، تجزیه خواهد شد یا خیر. این مواد نسبت به هوا یا سایر سیالات نفوذناپذیرند و می‌توانند حداقل به مدت هشت ساعت در مقابل گاز آمونیاک و کلر خورنده مقاومت کنند.
از آن جا که دمرون می‌تواند حرارت را با تابش از دست بدهد، می‌تواند انرژی لایه‌های درونی را به محیط اطراف انتقال دهد و هنگام لمس کردن خنک به نظر می‌رسد. دمئو می گوید: «بنابراین می‌توان از این مواد برای پوشاندن صد در صد قسمت‌های بدن استفاده کرد.» تابستان گذشته بعضی از کارگران از نمونه‌های اولیه لباس‌های دمرون استفاده کردند تا مشخص شود آیا استفاده از این ماده در مدت‌های طولانی راحت است یا خیر؟ وی می‌گوید: «طبق ارزیابی‌ها لباس‌های فعلی ضد مواد هسته ای، بیولوژیک و شیمیایی مثل سونای سیار است، اما افرادی که از این پوشش‌های جدید استفاده می کنند، می توانند با استفاده از این مواد به جنگ گرمای بیابان بروند.»

مترجم: آقای سلیمان فرهادیان

منبع : روزنامه جوان