ایک جیل جو ایک کلو اٹھا لیتا ہے

پولیمر کی ایک واحد زنجیر کو دونوں سروں سے کھینچا جائے تو وہ پہلے کھلتی ہے، پھر سیدھی ہوتے ہوئے اچانک سخت ہو جاتی ہے، اور آخر میں ایک مضبوط شریک گرفتی (covalent) بندش توڑ دیتی ہے۔ پھر بھی ایسی زنجیروں سے بنا ایک جال — جیل ہو یا ربڑ — ایک زنجیر کے مقابلے میں کئی درجے کمزور ہوتا ہے۔ مقالے میں حوالہ دی گئی حالیہ کمپیوٹر سیمولیشنز اس کی وجہ دکھاتی ہیں: جب جال کو کھینچا جاتا ہے تو تناؤ بہت غیر مساوی طور پر بٹتا ہے۔ چند زیادہ تناؤ والے راستے بنتے ہیں اور ایک کے بعد ایک ٹوٹتے جاتے ہیں، جبکہ زیادہ تر دھاگے لپٹے رہتے ہیں اور ان پر بمشکل کوئی بوجھ پڑتا ہے۔

ہارورڈ یونیورسٹی کے یو ژو، چنگ ہائی لی، ژےچی چن، شیان یانگ باؤ اور ژیگانگ سوؤ اس کا الزام عرضی بندشوں (cross-links) پر ڈالتے ہیں، یعنی وہ جوڑ جو دھاگوں کو آپس میں باندھتے ہیں۔ ہر عرضی بندش چار دھاگوں کو جوڑتی ہے، لیکن ان میں سے صرف دو زیادہ تناؤ اٹھاتے ہیں۔ عرضی بندشیں بوجھ کو مرتکز کر دیتی ہیں۔

کم گرہیں، زیادہ الجھاؤ

ان کا علاج تناؤ کو منتشر کرنا ہے۔ بہت کم عرضی بندشوں کے ساتھ دھاگے لمبے اور الجھے ہوئے ہو جاتے ہیں۔ مصنفین تصور کرتے ہیں کہ بوجھ “زیادہ تناؤ والے سلنڈر” اٹھاتے ہیں — یعنی الجھے ہوئے دھاگوں کے پورے گٹھے۔ چونکہ دھاگوں کے درمیان قوتیں کمزور ہوتی ہیں، اس لیے الجھاؤ چرخیوں کی طرح سرکتے ہیں: جب ایک الجھاؤ چار حصوں کو اپنی گرفت میں لیتا ہے تو چاروں بوجھ اٹھاتے ہیں۔ لمبے دھاگے جال کے زیادہ حصے کو کام میں لاتے ہیں۔

انہوں نے اسے پولی ایکریلامائیڈ ہائیڈروجیلز پر آزمایا، جو زیادہ تر پانی سے بنے نرم ٹھوس ہیں، اور ہر ٹیسٹ سے پہلے انہیں توازن تک پھلایا گیا، جیسے وہ استعمال کے وقت ہوں گے۔ دو ڈائل جال کو متعین کرتے ہیں: عرضی بندش بنانے والے مادے کی مقدار اور تیاری کے دوران پانی کی مقدار۔

• پولیمر کی فی اکائی ناپی گئی مضبوطی — مصنفین کی “مؤثر مضبوطی” — عرضی بندشیں کم ہونے کے ساتھ بڑھی، ایک سادہ قانون کے مطابق: یہ عرضی بندش ساز مادے کی مقدار کے معکوس کی طرح بڑھتی ہے اور تقریباً 100 میگا پاسکل تک پہنچتی ہے۔
• پانی کی مقدار، اور یوں الجھاؤ کی مقدار، بدلنے سے یہ دو گنا سے بھی کم بدلی۔ عرضی بندشیں تناؤ کو مرتکز کرتی ہیں؛ الجھاؤ نہیں کرتے۔

پھلائیے، دبائیے، دہرائیے

اسے ایک مضبوط مادے میں بدلنے کے لیے ٹیم نے پیشگی کھنچے ہوئے باہم مقفل جال بنائے۔ کم عرضی بندشوں والے جیل کو اسی ابتدائی آمیزے میں بھگویا جاتا ہے، دبا کر چپٹا کیا جاتا ہے تاکہ وہ اطراف میں کھنچ جائے، پھر بالائے بنفشی روشنی میں رکھا جاتا ہے: پہلے جال کے اندر ایک دوسرا جال بنتا ہے اور اسے اس کی کھنچی ہوئی حالت میں مقفل کر دیتا ہے۔ یہ عمل ایک بار اور دہرانے سے تہرا جال بنتا ہے۔

پولی ایکریلامائیڈ کے تین ہائیڈروجیل: عام، شدید الجھا ہوا اور پیشگی کھنچا ہوا باہم پیوست۔ عام والا تقریباً 10 g اٹھاتا ہے؛ پیشگی کھنچا ہوا 1,000 g اٹھاتا ہے۔ — شکل 3، Zhou, Li, Chen, Bao & Suo (2026)، arXiv:2610.11837، CC BY 4.0۔

• مضبوطی عام ہائیڈروجیل کے لیے تقریباً 0.05 میگا پاسکل سے بڑھ کر شدید الجھے ہوئے کے لیے تقریباً 1 اور تہرے جال کے لیے تقریباً 10 ہو جاتی ہے۔
• تہرے جال والا جیل عام جیل کے مقابلے میں تقریباً سو گنا بھاری وزن اٹھاتا ہے۔
• یہ لچکدار رہتا ہے: کھنچاؤ اور چھوڑنے کے ایک چکر میں صرف 8.4% توانائی ضائع ہوتی ہے۔
• مصنفین کے علم کے مطابق یہ اب تک رپورٹ ہونے والا سب سے مضبوط پولی ایکریلامائیڈ ہائیڈروجیل ہے۔

یہ نسخہ پانی کے بغیر بھی کام کرتا ہے۔ پانی کے بغیر ایک ربڑ جیسے مادے، یعنی پولی(ایتھائل ایکریلیٹ) نامی ایک ایلاسٹومر، میں کم عرضی بندشوں کے ساتھ مضبوطی تقریباً 1 سے بڑھ کر 4 میگا پاسکل ہو گئی، اور پیشگی کھنچاؤ کے بعد تقریباً 25 میگا پاسکل تک پہنچی، جبکہ توانائی کا ضیاع صرف چند فیصد رہا۔

اب بھی صرف 1% دھاگے

100 میگا پاسکل بھی ان تقریباً 10 گیگا پاسکل سے بہت کم ہے جو شریک گرفتی بندشیں برداشت کر سکتی ہیں۔ مصنفین کے اندازے کے مطابق صرف تقریباً 1% دھاگے اس حد تک پہنچتے ہیں؛ باقی اب بھی اس سے کہیں کم بوجھ اٹھاتے ہیں۔ وہ لکھتے ہیں کہ باقی 99% کو کام میں کیسے لایا جائے، یہ ایک کھلا سوال ہے جس کے لیے شاید جال کے بالکل نئے ڈیزائن درکار ہوں۔