استخدام مادة ضوئية محفزة جديدة من الصين في قطار سياحي بمنطقة دلتا نهر اليانغتسي

أخبار ar.wedoany.com، قامت شركة مجموعة التصميم والاستشارات الهندسية لسكك حديد شنغهاي الصينية بالتعاون مع جامعة تشجيانغ للتكنولوجيا بتطوير مادة ضوئية محفزة جديدة من ثاني أكسيد التيتانيوم ذات بنية نواة-قشرة، وتم استخدامها في أول قطار سياحي مريح في منطقة دلتا نهر اليانغتسي، "نجمة دلتا اليانغتسي". انطلق القطار مؤخراً من شنغهاي وعلى متنه ما يقرب من 200 سائح في رحلة تستمر 18 يوماً إلى شينجيانغ. وأوضحت لي وي، مديرة معهد البيئة الصحية التابع لشركة مجموعة التصميم والاستشارات الهندسية لسكك حديد شنغهاي، أن الفريق قام قبل انطلاق القطار برش مادة التشتت الضوئي المحفزة لتحسين جودة الهواء في العربات، مما يوفر حاجزاً صحياً قوياً للركاب، خاصةً من كبار السن.

تتمثل المادة الضوئية المحفزة في ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي، وقد أكد المجتمع العلمي الدولي منذ عام 1972 قدرتها القوية على تحليل المواد العضوية، وتفكيك العناصر الغذائية العضوية اللازمة للبكتيريا والفيروسات، كما أنها تتمتع بثبات في الخواص الفيزيائية والكيميائية وغير ضارة بجسم الإنسان. واجه التصنيع التقليدي للمواد الضوئية المحفزة منذ فترة طويلة عقبتين رئيسيتين: أولاً، قدرتها على العمل فقط في نطاق الأشعة فوق البنفسجية، مما يصعب تكييفها مع بيئات مثل عربات النقل بالسكك الحديدية والمساحات المكتبية الكبيرة؛ وثانياً، الافتقار إلى حامل عضوي مناسب، مما يحد من توسع تطبيقاتها اليومية.

تتغلب المادة الضوئية المحفزة الجديدة على هذه المشكلات من خلال بناء هيكل "طائر في قفص". يشرح وانغ شينغ، أستاذ في جامعة تشجيانغ للتكنولوجيا، أن ثاني أكسيد التيتانيوم يشبه "الطائر"، بينما تشكل طبقة تغليف من ثاني أكسيد السيليكون المسامي "القفص" من الخارج. تدخل جزيئات الملوثات الغازية عبر المسام الصغيرة في القشرة إلى الداخل، وتتحلل بعد ملامستها للمادة الضوئية المحفزة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، ثم تُطلق عبر المسام الصغيرة، لتشكل دورة تنقية. لا يحمي هذا الهيكل النانوي من التآكل الضوئي فحسب، بل يعزز استقرار المادة، ويوسع نطاق التطبيق الضوئي المحفز من الأشعة فوق البنفسجية إلى الضوء المرئي.

يمكن لهذه المادة أيضاً أن تلتصق بالحوامل العضوية المرنة مثل المنسوجات والأغشية، متجنبة مشكلة تآكل الحامل التي تسببها المواد الضوئية المحفزة التقليدية، مما يوسع نطاق استخدامها ليشمل منتجات مثل الملابس المضادة للبكتيريا ومرشحات الأجهزة المنزلية. في قطار "نجمة دلتا اليانغتسي" وقطار "دلتا اليانغتسي" السياحي الخاص لكبار السن إلى شينجيانغ، حافظت معدلات مقاومة البكتيريا على 99% بعد 50 غسلة؛ وفي اختبارات نموذجية للشقق السكنية، ظل تركيز الفورمالديهايد الداخلي أقل من الحدود القياسية الوطنية.

في نهاية عام 2024، أنشأت جامعة تشجيانغ للتكنولوجيا وشركة مجموعة التصميم والاستشارات الهندسية لسكك حديد شنغهاي مركزاً مشتركاً للبحث والتطوير لمواد التنقية الجديدة للفضاء. استغرق الفريق عاماً واحداً لإكمال تصميم وتطبيق نموذجي للمنتج الأساسي "جهاز تنقية الهواء بالتحفيز الضوئي"، وتوسيع نطاق المادة لتشمل مجالات مواد البناء والتزيين، والمنسوجات الصحية، ومنتجات الإضاءة الوظيفية. قالت لي وي إنه في المستقبل، سيتم تحسين أداء المادة، وزيادة كفاءة استخدام الضوء المرئي، وخفض التكاليف، وتوسيع مصفوفة المنتجات، وتطوير نظام ذكي لتنقية الهواء "تحفيز ضوئي + ذكاء اصطناعي"، وتعزيز بناء المعايير الصناعية.