এক কেজি ধরে রাখা একটি জেল

দুই প্রান্ত থেকে টানা একটি একক পলিমার শৃঙ্খল প্রথমে পাক খোলে, তারপর সোজা হতে হতে হঠাৎ শক্ত হয়ে যায়, আর শেষে একটি মজবুত সমযোজী বন্ধন ভেঙে ফেলে। তবু এমন শৃঙ্খল দিয়ে তৈরি একটি জাল — জেল হোক বা রাবার — একটি শৃঙ্খলের চেয়ে কয়েক মাত্রা দুর্বল। গবেষণাপত্রে উদ্ধৃত সাম্প্রতিক কম্পিউটার সিমুলেশন এর কারণ দেখায়: জাল টানা হলে টান খুব অসমভাবে ভাগ হয়। কয়েকটি উচ্চ-টানের পথ তৈরি হয় এবং একের পর এক ছিঁড়ে যায়, অথচ বেশির ভাগ সুতো কুণ্ডলী পাকিয়েই থাকে এবং প্রায় কোনো ভার বহন করে না।

হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের ইউ ঝৌ, চেংহাই লি, ঝেচি চেন, শিয়ানইয়াং বাও ও ঝিগাং সুও দোষ দেন ক্রস-লিংকগুলোকে, অর্থাৎ যে সংযোগগুলো সুতোগুলোকে একসঙ্গে বাঁধে। প্রতিটি ক্রস-লিংক চারটি সুতো জোড়ে, কিন্তু তাদের মাত্র দুটি উচ্চ টান বহন করে। ক্রস-লিংক ভারকে এক জায়গায় কেন্দ্রীভূত করে।

কম গিঁট, বেশি জট

তাঁদের প্রতিকার হলো টানকে বিকেন্দ্রীভূত করা। অনেক কম ক্রস-লিংক থাকলে সুতোগুলো লম্বা ও জট পাকানো হয়ে ওঠে। লেখকেরা কল্পনা করেন, ভার বহন করে “উচ্চ-টানের সিলিন্ডার” — জট পাকানো সুতোর পুরো পুরো গোছা। যেহেতু সুতোগুলোর মধ্যকার বল দুর্বল, জটগুলো কপিকলের মতো পিছলে যায়: একটি জট যখন চারটি খণ্ডকে জড়ায়, চারটিই ভার বহন করে। লম্বা সুতো জালের আরও বড় অংশকে কাজে লাগায়।

তাঁরা এটি পরীক্ষা করেছেন পলিঅ্যাক্রিলামাইড হাইড্রোজেলে — মূলত পানি দিয়ে তৈরি নরম কঠিন পদার্থ, যা প্রতিটি পরীক্ষার আগে সাম্যাবস্থা পর্যন্ত ফোলানো হয়েছিল, ব্যবহারের সময় যেমন থাকে। দুটি নব জালটি নির্ধারণ করে: ক্রস-লিংকারের পরিমাণ এবং সংশ্লেষণের সময় পানির পরিমাণ।

• পলিমারের প্রতি একক হিসেবে মাপা মজবুতি — লেখকদের “কার্যকর মজবুতি” — ক্রস-লিংক যত বিরল হয়েছে তত বেড়েছে, একটি সরল নিয়ম মেনে: এটি ক্রস-লিংকারের পরিমাণের ব্যস্তানুপাতে বাড়ে, পৌঁছায় প্রায় ১০০ মেগাপ্যাসকেলে।
• পানির পরিমাণ, অর্থাৎ জটের পরিমাণ, বদলালে তা দুই গুণেরও কম বদলেছে। ক্রস-লিংক টান কেন্দ্রীভূত করে; জট করে না।

ফোলাও, চাপো, আবার করো

একে একটি মজবুত উপাদানে পরিণত করতে দলটি তৈরি করে আগাম টানা পরস্পর-আবদ্ধ জাল। বিরলভাবে ক্রস-লিংক করা একটি জেলকে একই প্রাথমিক মিশ্রণে ভেজানো হয়, চ্যাপ্টা করে চাপা হয় যাতে তা পাশের দিকে প্রসারিত হয়, তারপর অতিবেগুনি আলোয় রাখা হয়: প্রথম জালের ভেতরে একটি দ্বিতীয় জাল তৈরি হয় এবং তাকে টানা অবস্থায় আটকে দেয়। আরও একবার এটি করলে পাওয়া যায় একটি ত্রিস্তর জাল।

তিনটি পলিঅ্যাক্রিলামাইড হাইড্রোজেল: সাধারণ, অত্যন্ত জট পাকানো এবং আগাম টানা আন্তঃপ্রবিষ্ট। সাধারণটি প্রায় ১০ গ্রাম ধরে রাখে; আগাম টানাটি ধরে রাখে ১,০০০ গ্রাম। — চিত্র ৩, Zhou, Li, Chen, Bao & Suo (2026), arXiv:2610.11837, CC BY 4.0.

• মজবুতি সাধারণ হাইড্রোজেলের প্রায় ০.০৫ মেগাপ্যাসকেল থেকে বেড়ে অত্যন্ত জট পাকানো হাইড্রোজেলের ক্ষেত্রে প্রায় ১ এবং ত্রিস্তর জালের ক্ষেত্রে প্রায় ১০-এ পৌঁছায়।
• ত্রিস্তর জালের জেলটি সাধারণ জেলের চেয়ে প্রায় একশো গুণ ভারী ওজন ধরে রাখে।
• এটি স্থিতিস্থাপক থাকে: একটি টানা-ও-ছাড়ার চক্রে মাত্র ৮.৪% শক্তি হারায়।
• লেখকদের জানামতে, এটি এখন পর্যন্ত জানানো সবচেয়ে মজবুত পলিঅ্যাক্রিলামাইড হাইড্রোজেল।

রেসিপিটি পানি ছাড়াও কাজ করে। পানিবিহীন একটি রাবার-সদৃশ উপাদানে, পলি(ইথাইল অ্যাক্রিলেট) নামের একটি ইলাস্টোমারে, কম ক্রস-লিংকে মজবুতি প্রায় ১ থেকে বেড়ে ৪ মেগাপ্যাসকেল হয়েছে, আর আগাম টানের পর প্রায় ২৫ মেগাপ্যাসকেল, শক্তির ক্ষতি মাত্র কয়েক শতাংশ।

এখনো মাত্র ১% সুতো

এমনকি ১০০ মেগাপ্যাসকেলও সমযোজী বন্ধনের সহ্যক্ষমতা প্রায় ১০ গিগাপ্যাসকেলের চেয়ে অনেক নিচে। লেখকদের হিসাবে মাত্র প্রায় ১% সুতো সেই সীমায় পৌঁছায়; বাকিগুলো এখনো অনেক কম ভার বহন করে। বাকি ৯৯%-কে কীভাবে কাজে লাগানো যায়, তা, তাঁরা লেখেন, একটি খোলা প্রশ্ন, যার জন্য হয়তো সম্পূর্ণ নতুন জাল-নকশা দরকার হবে।