توصل مجموعة من طلاب مركز المتميزين في "اللاذقية" إلى صنع حساس كيميائي يساعد بالكشف عن تسرب الغازات السامة؛ معتمدين على بولميترات "نانوية" فعاليتها عالية بخصائص جديدة، وتكلفة بسيطة.
مدونة وطن "eSyria" التقت بتاريخ 30 حزيران 2015، الطالبة "رنا منصور" من المركز الوطني للمتميزين لتحدثنا عن المشروع، تقول: «شاركت مع زملائي "سارة ناصر"، "زين نوفل"، "أمل أبوتك" بصنع وتطوير حساس للكشف عن تسرب الغازات السامة، فبحكم تواجدنا في مركز المتميزيين تعلمنا كيفية البحث عن حلول لبعض المشكلات من حولنا، وأهم مشكلة نعاني منها كطلاب في قسم الكيمياء هي تسرب الغازات السامة في المخابر؛ فكان لا بد من إيجاد حل لهذه المشكلة».
بما أنه يمكن استخدام الجهاز في المنازل فقد اعتمدنا أن تكون آلية عمله بسيطة، فقمنا بوصل الحساس مع جهاز يظهر تغير الناقلية، وعند وجود تسرب للغاز يعطي إشارة، كما أنه موصول مع أجهزة تصدر صوتاً؛ وهو ما يدل على تسرب الغاز
وتضيف: «سابقاً كان هناك أجهزة لكشف تسرب الغازات، لكنها تحتاج إلى طاقات تشغيل عالية وهي مكلفة، كما أنها غير دقيقة كما هو مطلوب في قياس تسرب الغازات، ولكن مع ظهور صنف جديد من المواد الناقلة مثل "البولميترات"، وهي صنف من "البلاستيك" لكنها قادرة على نقل الكهرباء تمكنا من توظيفها في صنع حساسات غازية، فقد استطعنا استخدامها من خلال وصلها مع جهاز يظهر تغير ناقليتها، وعند وجود تسرب للغاز تعطي إنذاراً، والفكرة هنا أن أي جهاز يتم وضعه يمكن أن يتحسس الغاز، واستطعنا أن نرفع من جودته وخصائصه بتفاعلات كيميائية معينة، فقد تمكنا في مخابرنا من جعله يتحسس لتراكيز منخفضة جداً، وهي أجزاء من المليون؛ حيث كانت الاستجابة عالية والنتائج ممتازة».
وللوصول إلى ذلك تتابع "منصور": «عند قيامنا بصناعة الحساس وضعنا أمامنا أكثر من معيار ليكون الأداء عالياً، وللوصول إلى ذلك كان لا بد من أن يكون "البولمير" رقيقاً جداً، لتأمين التداخل الأعظم بين الغاز والبولمير، وهو الطبقة الحساسة التي يعتمد عليها عملنا، والمعروف عنه أن بنيته ليست كبنية "البلاستيك" فهي أقرب إلى "البودرة"، وهنا كان لا بد من إيجاد حل لهذه المشكلة، وهناك عدة صعوبات واجهتنا لأننا لا نستطيع معالجتها بالطرائق التقليدية لذلك لجأنا إلى مزج بولمير ثانٍ وهو "حمض اللبن" لينتج لدينا بولمير ذو بنية "نانوية" و"النانوية" تعني وجود مساحات وألياف رقيقة جداً تشبه "الخيوط" تسمح للغاز بالتداخل معها، وهذا ما يزيد من ناقليتها، وبتفاعل كيميائي قمنا بإضافة البولمير الناقل إلى بولمير "حمض اللبن" بطريقة نانوية لتنتج لدينا طبقة رقيقة، ومساحة سطح واسعة لتؤمن لنا ناقلة الطبقة البولميرية وصفاتها من حيث الجودة ومساحة السطح، وهنا تمكنا من إيجاد حل لمشكلة الانحلالية، والمعالجة الضعيفة للبولمير الناقل مع تأمين طبقة رقيقة، وفعالة وهذا مكننا من استخدامه في حساس تكون استجابته خلال خمس ثوانٍ وكانت حساسية عالية جداً لتسرب غاز "النشادر" NH3 في المخابر وغازco2 في المنازل».
وتضيف: «بما أنه يمكن استخدام الجهاز في المنازل فقد اعتمدنا أن تكون آلية عمله بسيطة، فقمنا بوصل الحساس مع جهاز يظهر تغير الناقلية، وعند وجود تسرب للغاز يعطي إشارة، كما أنه موصول مع أجهزة تصدر صوتاً؛ وهو ما يدل على تسرب الغاز».
المدرّس "لؤي حمرا" من مركز "المتميزين" والمشرف على المشروع يقول: «من التطبيقات الأساسية للبولميرات الناقلة استخدامها كحساسات كيميائية للغازات السامة، ومن هنا أتى مشروع الطلاب حيث تمكنوا من تقديم بعض الطرائق لتصنيع حساسات غازية، وكما هو معروف هناك العديد من الكواشف الكيميائية لكن ظهور البولميترات الناقلة أحدث ثورة في هذا المجال؛ لما تتميز به من سهولة تصنيفها وكشفها للغاز بدرجة حرارة الغرفة، لذلك تم اعتمادها عالمياً للكشف عن المتفجرات وملوثات البيئة، وقد تمكن طلابنا من استخدامها في تصنيع حساس لغاز "النشادر" بتسريبه بطريقة كيميائية على طبقة "نانوية" من حمض "اللبن"؛ وهذا ما جعل حساسيتة عالية لتحديد نسبة النشادر في المخابر والمعامل، كما تمكنوا من تصنيع حساس للكشف عن تسرب غاز الكربون في المنازل بتصنيع حساس "البولي بيرول"، وفي كلا الحالتين تمكن الطلاب من تطوير حساسات بطريقة نانوية بخصائص جديدة وتكلفة بسيطة وهو آمن وللعمل بقية بتطوير وتصنيع حساسات أخرى لغازات أخرى؛ وهو ما يعود بالفائدة على البلد».