نانسي سوتوس
{{يتيمة|تاريخ=أغسطس 2019}}
{{معلومات عالم}}
'''نانسي سوتوس''' {{إنج|Nancy Sottos}} عالمة مواد أمريكية وأستاذة في [[هندسة|الهندسة التطبيقية]]. حاصلة على درجة أستاذية دونالد ب. ويليت في قسم علم المواد والهندسة في [[جامعة إلينوي في إربانا-شامبين|جامعة إلينوي]] في إربانا-شامبين.<ref name="International">{{استشهاد ويب|عنوان=Nancy Sottos|مسار=https://www.icam-online.org/about-us/governance/nancy-sottos/|موقع=International Center for Advanced Materials|تاريخ الوصول=13 November 2016| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20181215150105/http://www.icam-online.org:80/about-us/governance/nancy-sottos/ | تاريخ أرشيف = 15 ديسمبر 2018 }}</ref> وشاركت أيضًا في موضوع بحثٍ عن الجزيئات والبُنى النانوية الإلكترونية في معهد بيكمان للعلوم المتقدمة والتكنولوجيا.<ref name="MATSE">{{استشهاد ويب|عنوان=Nancy R Sottos|مسار=https://matse.illinois.edu/directory/profile/n-sottos|موقع=MATSE: Materials Science and Engineering at Illinois|تاريخ الوصول=13 November 2016| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190512044418/http://matse.illinois.edu/directory/profile/n-sottos | تاريخ أرشيف = 12 مايو 2019 }}</ref> وترأّست مجموعة بحث سوتوس.<ref name="Beckman">{{استشهاد ويب|عنوان=Sottos Research Group|مسار=http://sottosgroup.beckman.illinois.edu/people.html|موقع=Beckman Institute for Advanced Science and Technology at Illinois|تاريخ الوصول=13 November 2016|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20161228124251/http://sottosgroup.beckman.illinois.edu/people.html#|تاريخ أرشيف=2016-12-28|url-status=dead}}</ref>

درست سوتوس تشوه وقصور المواد ضمن المقياس نصف المجهري والمجهري والنانومتري، وقدّمت إسهاماتٍ جليلةٍ في المواد ذاتية الإصلاح والمركبات مصفوفة البوليمرات المتقدمة والأغشية الرقيقة.<ref name="NL">{{استشهاد ويب|عنوان=Trends in Advanced Materials R&D|مسار=https://www.rvo.nl/sites/default/files/Advanced%20Materials%20Programmaboekje%202012.pdf|موقع=NL Agency Ministry of Economic Affairs|صفحة=25|تاريخ=Dec 12, 2012| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20161228133428/https://www.rvo.nl/sites/default/files/Advanced%20Materials%20Programmaboekje%202012.pdf | تاريخ أرشيف = 28 ديسمبر 2016 }}</ref> وكانت رائدةً في مجال المواد التلاؤمية (متعدّدة الاستعمالات)، وأنتجت مع الكيميائي جيفري إس. مور وسكوت ر. وايت و2000 آخرون أوّل بوليمرات ذاتية الإصلاح.<ref name="Woodford">{{استشهاد ويب|الأخير1=Woodford|الأول1=Chris|عنوان=Self-healing materials|مسار=https://www.explainthatstuff.com/self-healing-materials.html|موقع=ExplainThatStuff|ناشر=March 15, 2016|تاريخ الوصول=13 November 2016| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190403015957/https://www.explainthatstuff.com/self-healing-materials.html | تاريخ أرشيف = 3 أبريل 2019 }}</ref><ref name="Ghosh"/><ref name="White2001">{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=White|الأول1=S. R.|الأخير2=Sottos|الأول2=N. R.|الأخير3=Geubelle|الأول3=P. H.|الأخير4=Moore|الأول4=J. S.|الأخير5=Kessler|الأول5=M. R.|الأخير6=Sriram|الأول6=S. R.|الأخير7=Brown|الأول7=E. N.|الأخير8=Viswanathan|الأول8=S.|عنوان=Autonomic healing of polymer composites|صحيفة=Nature|تاريخ=15 February 2001|المجلد=409|العدد=6822|صفحات=794–797|doi=10.1038/35057232|pmid=11236987|مسار= https://www.nature.com/articles/35057232|تاريخ الوصول=15 November 2016|اقتباس=The paper was submitted in 2000; the paper was published in 2001.|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20170606123345/http://www.nature.com:80/nature/journal/v409/n6822/full/409794a0.html|تاريخ أرشيف=2017-06-06}}</ref>

== التعليم ==
درست نانسي سوتوس [[هندسة الميكانيك|الهندسة الميكانيكية]] في جامعة ديلاوير، وتخرّجت منها بدرجة بكالوريوس علوم في عام 1986 وحصلت على شهادة الدكتوراه في عام 1991. شاركت أيضًا في منتخب الجامعة الرياضي للنساء وكانت ناشطة في مجلس إدارة الألعاب الرياضية ولجنة وضع المرأة.<ref name="UDEL">{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=12 UD alums honored with Presidential Citations|صحيفة=H O M e W O R D News from the Alumni Association|تاريخ=2002|المجلد=11|العدد=3|مسار=http://www1.udel.edu/PR/Messenger/02/3/HW12Ud.html|تاريخ الوصول=16 November 2016| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190529191517/http://www1.udel.edu/PR/Messenger/02/3/HW12Ud.html | تاريخ أرشيف = 29 مايو 2019 }}</ref>

== الحياة المهنية ==
قَبِلَت سوتوس منصبًا في هيئة التدريس في كلية الهندسة في جامعة إلينوي في إربانا-شامبين في عام 1991.<ref name="International"/> وكانت عضوة في قسم الميكانيكا النظرية والتطبيقية، وفي وقتٍ لاحق عُيّنَت رئيسةً مؤقّتةً له. التحقت بقسم علوم المواد والهندسة في عام 2006،<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=From the Head / Nancy Sottos joins MatSE Department|صحيفة=MASE at Illinois: MatSE Alumni News/|تاريخ=2006|المجلد=Winter|صفحات=3, 14|مسار= https://studylib.net/doc/18586005/winter-2006---department-of-materials-science-and-enginee...|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190813121646/https://studylib.net/doc/18586005/winter-2006---department-of-materials-science-and-enginee...|تاريخ أرشيف=2019-08-13}}</ref> وحصلت على درجة أستاذية دونالد ب. ويليت في الهندسة لقسم علم المواد والهندسة<ref name="International"/> وعالمة جامعية.<ref name="Scholars">{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=Six University Scholars named at Urbana|صحيفة=Inside Illinois|تاريخ=February 20, 2003|المجلد=22|العدد=14|مسار= http://montypython.scs.uiuc.edu/News/news/university_scholar.htm|تاريخ الوصول=16 November 2016|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190404044213/http://montypython.scs.uiuc.edu:80/News/news/university_scholar.htm|تاريخ أرشيف=2019-04-04}}</ref> وشاركت أيضًا في موضوع بحثٍ عن الجزيئات والبنى النانوية الإلكترونية في معهد بيكمان للعلوم المتقدمة والتكنولوجيا في عام 2004 خلفًا للدكتور جيفري مور.<ref name="McGaughey"/>

نشطت سوتوس في هيئة تحرير مجلس الميكانيكا التجريبية (1999-2006) والتكنولوجيا والعلوم المركبة (منذ 2002 وحتى الآن).<ref name="MATSE"/> وهي زميلة في جمعية العلوم الهندسية (2007)<ref name="SESFellow">{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=Nancy Sottos to be named SES Fellow|صحيفة=Synergy|تاريخ=2006|المجلد=Fall|العدد=3|صفحة=9 |مسار=https://beckman.illinois.edu/content/uploads/files/synergy/SynergyFall2006.pdf|تاريخ الوصول=15 November 2016| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20151228231222/http://beckman.illinois.edu/content/uploads/files/synergy/SynergyFall2006.pdf | تاريخ أرشيف = 28 ديسمبر 2015 }}</ref> وجمعية الميكانيكا التجريبية (2012).<ref name="SEMFellow">{{استشهاد ويب|عنوان=SEM Fellow|مسار=https://sem.org/sem-fellow/|موقع=The Society for Experimental Mechanics|تاريخ الوصول=15 November 2016|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20161229033546/https://sem.org/sem-fellow/|تاريخ أرشيف=29 December 2016|url-status=dead}}</ref> كانت رئيسة جمعية الميكانيكا التجريبية ما بين عامي 2014-2015.<ref name="President">{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=Message from the President|مسار=https://sem.org/wp-content/uploads/2016/03/Vol5Iss2July2014web.pdf|صحيفة=Experimentally Speaking|المجلد=5|العدد=2|صفحات=1–2|تاريخ=2014|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20161229033201/https://sem.org/wp-content/uploads/2016/03/Vol5Iss2July2014web.pdf|تاريخ أرشيف=2016-12-29|url-status=dead}}</ref><ref name="SEM">{{استشهاد ويب|عنوان=Executive Board 2016–2017|مسار=https://sem.org/executive-board/|موقع=Society for Experimental Mechanics|تاريخ الوصول=14 November 2016|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20161229033513/https://sem.org/executive-board/|تاريخ أرشيف=29 December 2016|url-status=dead}}</ref>

== الأبحاث ==
=== البوليمرات ذاتية الإصلاح ===
ساعدت سوتوس في تطوير أول مادة بوليمر ذاتية الإصلاح مع زملائها جيفري إس. مور وسكوت ر. وايت.<ref name="Ghosh"/>{{صفحات مرجع|3–4}}<ref name="Woodford"/> انتهت من بحثها عام 2000، ونُشِرَ في مجلة نيتشر في عام 2001.<ref name="White2001"/> أظهروا في بحثهم أنّ عوامل الالتئام المُمَحفظة الميكروية يمكن أن تُبلمَر لتصلح مناطق الضرر مثل الشقوق الأصغر من شعرة الإنسان.<ref name="McGaughey">{{استشهاد ويب|الأخير1=McGaughey|الأول1=Steve|عنوان=Team Approach Pays Off Big for Moore|مسار=https://beckman.illinois.edu/about/news/article/2007/10/17/71c52eb2-bbe1-482b-8c8e-6ca47161cdc0|تاريخ الوصول=10 June 2016|موقع=Beckman Institute|ناشر=University of Illinois|تاريخ=October 17, 2007| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190512000454/https://beckman.illinois.edu/news/2007/10/101707 | تاريخ أرشيف = 12 مايو 2019 }}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Toohey|الأول1=Kathleen S.|الأخير2=Sottos|الأول2=Nancy R.|الأخير3=Lewis|الأول3=Jennifer A.|الأخير4=Moore|الأول4=Jeffrey S.|الأخير5=White|الأول5=Scott R.|عنوان=Self-healing materials with microvascular networks|صحيفة=Nature Materials|تاريخ=10 June 2007|المجلد=6|العدد=8|صفحات=581–585|doi=10.1038/nmat1934|pmid=17558429|مسار= https://www.nature.com/articles/nmat1934|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20110425052407/http://www.nature.com:80/nmat/journal/v6/n8/full/nmat1934.html|تاريخ أرشيف=2011-04-25}}</ref> اعتمدت طريقتهم على تطوير مصفوفة بوليمرية تشمل كلًا من عامل إصلاح سائل تفاعلي ومُحفِّز. في حين أن الأجزاء السليمة يُحتفَظ بها منفصلة هيكليًا. وُضِعَ العامل السائل ضمن المستودعات غير المتفاعلة داخل المادة، في حين كان المحفز متناثر في كل أجزاء البوليمر. بمجرد تلف المادة ووقوع صدع، تنفتح المستودعات وتسبّب الخاصية الشعرية تبعثر العامل السائل باتجاه المنطقة التالفة، حيث يتفاعل مع المحفز ويتصلّب لسدّ التصدع. لقد درسوا حالتين الأولى استخدام عامل التئام مضبوط ومحفز مبعثر والثانية استخدام عامل التئام مبعثر ومحفز مضبوط. باستخدام ثنائي حلقي البنتاديين (DCPD) وحفاز غرابز في مصفوفة إيبوكسي، شكّلوا مركب متعدد بينتدين الحلقي polycyclopentadiene لإغلاق الشقوق واستعادة ما يصل إلى 75% من صلابة منطقة الكسر الأصلية.<ref name="Ghosh">{{استشهاد بكتاب|الأخير1=Ghosh|الأول1=Swapan Kumar|عنوان=Self-healing materials : fundamentals, design Strategies, and applications|تاريخ=2008|ناشر=Wiley – VCH|مكان=Weinheim|isbn=978-3-527-31829-2|صفحات=3–4|إصدار=1st|مسار=https://books.google.com/?id=4NH64BONX94C&pg=PA3| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200413211049/https://books.google.com/books?id=4NH64BONX94C&pg=PA3&hl=en | تاريخ أرشيف = 13 أبريل 2020 }}</ref>

وطوّروا منذ ذلك الحين نظام الالتئام الذاتي الخالي من المحفزات<ref name="Ghosh"/> باستخدام محفظة الكلوروبنزين الدقيقة مع مذيب نشط. يطلق الكسر مذيب الكلوروبنزين، الذي يغمر جيوب مونمرات الإيبوكسي غير المتفاعلة داخل الكسر. تحدث هناك البلمرة لملء الكسر. وقد استعادت اختبارات نظام الالتئام الذاتي الخالية من المحفز ما يصل إلى 82% من قوة الكسر.<ref name="Daily"/>

كلا الطريقتين مثالان على الالتئام الذاتي، حيث يتم تشغيل آلية الإصلاح بحدوث الضرر. يمكن للمواد التي تعمل على الإصلاح الذاتي باستقلالية أن تحافظ على سلامتها الهيكلية تحت الضغط وتستمر لفترة أطول.<ref name="Daily">{{استشهاد ويب|عنوان=Catalyst-free Chemistry Makes Self-healing Materials More Practical|موقع=Science Daily|تاريخ=December 3, 2007|مسار=https://www.sciencedaily.com/releases/2007/11/071127105523.htm| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190417201710/https://www.sciencedaily.com/releases/2007/11/071127105523.htm | تاريخ أرشيف = 17 أبريل 2019 }}</ref><ref name=polylett>{{استشهاد بدورية محكمة |الأخير1=Yuan |الأول1=Y. C. |الأخير2=Yin |الأول2=T. |الأخير3=Rong |الأول3=M. Z. |الأخير4=Zhang |الأول4=M. Q. |عنوان=Self healing in polymers and polymer composites. Concepts, realization and outlook: A review |صحيفة=Express Polymer Letters |تاريخ=2008 |المجلد=2 |العدد=4 |صفحات=238–250 |doi=10.3144/expresspolymlett.2008.29}}</ref>

=== الشبكات الوعائية الدقيقة ===
ركّزت سوتوس أيضًا على تصميم الشبكات الوعائية الدقيقة لتوزيع السوائل النشطة في أنظمة المواد الذاتية. توفر مثل هذه التصميمات إمكانية ’’الالتئام الذاتي والتجديد والاستشعار الذاتي والحماية الذاتية والتبريد الذاتي‘‘، على غرار خصائص الأنظمة البيولوجية.<ref name="Caltech">{{استشهاد ويب|عنوان=Materials Research Lecture|مسار=https://www.caltech.edu/content/materials-research-lecture-142|موقع=Caltech|تاريخ=September 30, 2015|تاريخ الوصول=14 November 2016| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20161228124435/https://www.caltech.edu/content/materials-research-lecture-142 | تاريخ أرشيف = 28 ديسمبر 2016 |url-status=dead}}</ref>
لتصميم مثل هذه المواد، يوضَع نموذج ثلاثي الأبعاد من الأحبار العضوية، وتُعبّأ المسام الخلالية في نموذج مع راتنج الإيبوكسي. يُترَك البوليمر ليلتحم ومن ثم يُزال الحبر. المساحات التي تتركها تشكّل شبكات مكروية الأقنية ثلاثية الأبعاد ومُحدّدة بشكلٍ جيد، والتي يمكن ملأها بعوامل الالتئام. في هذا التصميم يمكن تضمين إمدادات أكبر من عامل الالتئام الذاتي في المواد التي تم إنشاؤها. عملية بناء مثل هذه المواد مُعقّدة جدًا.<ref name="Ghosh"/>{{صفحات مرجع|8}}واستخدمت هذه الطريقة لدعم الالتئام الذاتي المتكرر في المواد المركبة المدعومة بالألياف. يمكن تخزين راتنج الإيبوكسي والمقسّيات في شبكات مكروية الأقنية متداخلة مجاورة. تؤدّي الأضرار التي لحقت ببنية الشبكة إلى خلط عوامل الالتئام بشكلٍ مستقل والتبلمر، فتلتصق بفعالية مع المنطقة التالفة في آنٍ واحد. لُوحِظ حدوث الالتئام بكفاءة تقارب 100% خلال سلسلة الكسور المتعددة. ولهذه الطريقة تطبيقاتٍ محتملة في تصميم واستخدام اللدائن المدعمة بألياف زجاجية وغيرها من المواد المركبة للهياكل بما في ذلك الطائرات وعنفات الرياح.<ref name="Composite">{{استشهاد بخبر|عنوان=Repeated Self-Healing Now Possible in Composite Materials|مسار=https://beckman.illinois.edu/about/news/article/2014/04/15/35793379-89c8-438b-9cdb-1b446e472c28|تاريخ الوصول=15 November 2016|عمل=Beckman Institute|تاريخ=April 15, 2014| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190606174325/https://beckman.illinois.edu/news/2014/04/self-healing-composites | تاريخ أرشيف = 6 يونيو 2019 }}</ref><ref name="Patrick">{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Patrick|الأول1=Jason F.|الأخير2=Hart|الأول2=Kevin R.|الأخير3=Krull|الأول3=Brett P.|الأخير4=Diesendruck|الأول4=Charles E.|الأخير5=Moore|الأول5=Jeffrey S.|الأخير6=White|الأول6=Scott R.|الأخير7=Sottos|الأول7=Nancy R.|عنوان=Continuous Self-Healing Life Cycle in Vascularized Structural Composites|صحيفة=Advanced Materials|تاريخ=July 2014|المجلد=26|العدد=25|صفحات=4302–4308|doi=10.1002/adma.201400248|pmid=24729175}}</ref> لوحظ أيضًا أن الشبكات الوعائية الدقيقة يمكن أن تدعم التئام ضرر على نطاق واسع يصل إلى 11.2 مم.<ref name="Krull">{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Krull|الأول1=Brett P.|الأخير2=Gergely|الأول2=Ryan C. R.|الأخير3=Santa Cruz|الأول3=Windy A.|الأخير4=Fedonina|الأول4=Yelizaveta I.|الأخير5=Patrick|الأول5=Jason F.|الأخير6=White|الأول6=Scott R.|الأخير7=Sottos|الأول7=Nancy R.|عنوان=Strategies for Volumetric Recovery of Large Scale Damage in Polymers|صحيفة=Advanced Functional Materials|تاريخ=July 2016|المجلد=26|العدد=25|صفحات=4561–4569|doi=10.1002/adfm.201600486}}</ref>

=== المواد ذاتية التبليغ ===
قام فريق بقيادة سوتوس ووينلي لي<ref name="EurekaAlert">{{استشهاد ويب|عنوان=Nancy Sottos and Wenle Li, University of Illinois at Urbana-Champaign (image)|مسار=https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/106820.php?from=316353|موقع=EurekaAlert|تاريخ الوصول=16 November 2016| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20161220073419/https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/106820.php?from=316353 | تاريخ أرشيف = 20 ديسمبر 2016 }}</ref> بتطوير مواد هيكلية بوليمرية يمكن أن تشير إلى وجود ضرر عن طريق تغيير لونها. ويمكن أن تكون المواد ذاتية التبليغ هذه بمثابة نظام إنذار متغير للألوان.<ref name="Robb">{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Robb|الأول1=Maxwell J.|الأخير2=Li|الأول2=Wenle|الأخير3=Gergely|الأول3=Ryan C. R.|الأخير4=Matthews|الأول4=Christopher C.|الأخير5=White|الأول5=Scott R.|الأخير6=Sottos|الأول6=Nancy R.|الأخير7=Moore|الأول7=Jeffrey S.|عنوان=A Robust Damage-Reporting Strategy for Polymeric Materials Enabled by Aggregation-Induced Emission|صحيفة=ACS Central Science|تاريخ=28 September 2016|المجلد=2|العدد=9|صفحات=598–603|doi=10.1021/acscentsci.6b00198|pmid=27725956|pmc=5043436}}</ref> أنتج الباحثون بوليمر يحتوي على محفظة دقيقة من راتنج الإيبوكسي وصِبغ حساس لدرجة PH. الضرر الذي يلحق بالبوليمر يسبب فتح المحافظ المكسورة واختلاط الصباغ بالإيبوكسي. بالمحصلة يؤدي التفاعل إلى تغيير لون المادة من الأصفر إلى الأحمر. كلّما كان الضرر أعمق، كلما تغيّر اللون أكثر كثافة. يمكّن هذا المشعر البصري المستقل المهندسين من الكشف عن الأضرار الميكانيكية والتدخل قبل أن ينهار الهيكل.<ref name="Lee">{{استشهاد بخبر|الأخير1=Lee|الأول1=Rhodi|عنوان=Color Changing Warning System May Prevent Costly Material Damage And Repair|مسار=https://www.techtimes.com/articles/125273/20160118/color-changing-warning-system-may-prevent-costly-material-damage-and-repair.htm|تاريخ الوصول=16 November 2016|عمل=Tech Times|تاريخ=18 January 2016| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20161220231953/http://www.techtimes.com/articles/125273/20160118/color-changing-warning-system-may-prevent-costly-material-damage-and-repair.htm | تاريخ أرشيف = 20 ديسمبر 2016 }}</ref><ref name="Li">{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Li|الأول1=Wenle|الأخير2=Matthews|الأول2=Christopher C.|الأخير3=Yang|الأول3=Ke|الأخير4=Odarczenko|الأول4=Michael T.|الأخير5=White|الأول5=Scott R.|الأخير6=Sottos|الأول6=Nancy R.|عنوان=Autonomous Indication of Mechanical Damage in Polymeric Coatings|صحيفة=Advanced Materials|تاريخ=March 2016|المجلد=28|العدد=11|صفحات=2189–2194|doi=10.1002/adma.201505214|pmid=26754020}}</ref>

=== المواد الذكية ===
شاركت سوتوس في تطوير المشعر الذاتي والمواد البوليمرية النشطة كيميائيًا ميكانيكيًا وحراريًا. تنتمي هذه البوليمرات غير العضوية الذكية إلى فئة من المواد الذكية، وتبدي وظائف سريعة الاستجابة للمحفزات. يمكن أن يؤدي إدخال محفز محدد مثل تغيير في القوة أو درجة الحرارة إلى التغيير المطلوب في واحد أو أكثر من خصائص البوليمر.<ref name="Kloeppel"/><ref name="Glynn"/>

=== الحساسية للقوة الميكانيكية ===
يمكن أن توفّر القوة الميكانيكية مصدرًا للطاقة المستخدمة بواسطة التفاعل الكيميائي المطلوب.<ref name="Saunders"/> لإنتاج مثل هذه المواد يتمّ بناء مجموعات كيميائية حساسة ميكانيكيًا تسمى الناقلات الميكانيكية mechanophores داخل التركيب الكيميائي للبوليمر.<ref name="Kloeppel">{{استشهاد بخبر|الأخير1=Kloeppel|الأول1=James E.|عنوان=See the force: Mechanical stress leads to self-sensing in solid polymers|مسار=https://news.illinois.edu/view/6367/205940|تاريخ الوصول=8 December 2016|عمل=Illinois News Bureau|تاريخ=May 6, 2009| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170505113530/https://news.illinois.edu/blog/view/6367/205940 | تاريخ أرشيف = 5 مايو 2017 }}</ref> في مجموعة واحدة من التجارب، استخدم الباحثون جزيئات سبيروبيرانspiropyran للكشف عن الضغط الميكانيكي. ارتبط الناقل الميكانيكي سبيروبيران (SP) تساهميًا داخل بوليمر ثقالي الشكل مطاطي يدعى أكراليت متعدد الميثيل (PMA) وبوليمر صغير خرزي الشكل شبيه بالزجاج يدعى ميثاكريلات متعدد الميثيل (PMMA).<ref name="Saunders"/> استجابةً للضغط يتحول SP إلى ميروسيانين الفلوري (MC). يمكن تصنيف اتجاهات نويعات MC المتعلقة بقوة الشد على أساس تفاوت الاستقطاب الفلوري. السبيروبيرانات عادةً عديمة اللون ولكنها تتحول إلى ظلال زاهية من اللون الأحمر أو الأرجواني عند الضغط <ref name="Kloeppel"/> ويمكن أن تتألق.<ref name="Saunders">{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Saunders|الأول1=Fenella|عنوان=Working Best Under Pressure|صحيفة=American Scientist|تاريخ=2009|المجلد=97|العدد=4|صفحات=291|doi=10.1511/2009.79.291|مسار=https://www.americanscientist.org/issues/pub/working-best-under-pressure|تاريخ الوصول=8 December 2016|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20161220081235/http://www.americanscientist.org/issues/pub/working-best-under-pressure|تاريخ أرشيف=20 December 2016|url-status=dead}}</ref><ref name="Beiermann">{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير1=Beiermann|الأول1=Brett A.|الأخير2=Kramer|الأول2=Sharlotte L.B.|الأخير3=Moore|الأول3=Jeffrey S.|الأخير4=White|الأول4=Scott R.|الأخير5=Sottos|الأول5=Nancy R.|عنوان=Role of Mechanophore Orientation in Mechanochemical Reactions|صحيفة=ACS Macro Letters|تاريخ=17 January 2012|المجلد=1|العدد=1|صفحات=163–166|doi=10.1021/mz2000847|مسار=https://iwe.pure.elsevier.com/en/publications/role-of-mechanophore-orientation-in-mechanochemical-reactions|تاريخ الوصول=16 November 2016|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20161220115545/https://iwe.pure.elsevier.com/en/publications/role-of-mechanophore-orientation-in-mechanochemical-reactions#|تاريخ أرشيف=2016-12-20|url-status=dead}}</ref> أظهر الباحثون أيضًا أنّ القوة الميكانيكية لها القدرة على إحداث استجابة كيميائية في البوليمر، وتغيير الرابطة التساهمية.<ref name="Saunders"/> تتمثل الخطوة التالية في هذا البحث في استكشاف إمكانية استخدام التفاعلات الميكانيكية والكيميائية لتنشيط الطرق الكيميائية في المواد للاستجابة لموجات الصدم بطرق إيجابية، عن طريق تغيير أو تحسين خصائص المواد.<ref name="Mach">{{استشهاد ويب|عنوان=Nancy Sottos|مسار=https://machconference.org/about/people/featured-speakers/nancy-sottos/|موقع=2017 Mach Conference|تاريخ الوصول=8 December 2016|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20161221042954/http://machconference.org/about/people/featured-speakers/nancy-sottos/|تاريخ أرشيف=21 December 2016|url-status=dead}}</ref>

=== الحساسية الحرارية ===
يركّز مجال آخر من الأبحاث على الوقاية من الانفلات الحراري في البطاريات. قام الباحثون بطلاء المصعد أو الطبقة العازلة من البطارية بكرات مجهرية حساسة للحرارة. تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى انصهار الكرات المجهرية، ما يحول دون انتقال أيونات الليثيوم وتوقّف البطارية عن العمل. تم اختبار المجهرية الكرات المجهرية لكل من متعدد الإيثيلين وشمع البارافين باستخدام بطارية أيون الليثيوم CR2032 وأثبت كلاهما التشغيل الناجح للبطارية في درجات الحرارة العادية وإطفاء البطارية في درجات حرارة أقل من تلك التي سيتضرر فيها عازل البطارية.<ref name="Glynn">{{استشهاد ويب|الأول= Patrick|الأخير= Glynn|عنوان=Preventing Laptop Fires and "Thermal Runaway"|موقع=U. S. Department of Energy|تاريخ=December 5, 2012|مسار=https://www.energy.gov/science/resources/newsroom | مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20181216163432/https://science.energy.gov/news/featured-articles/2012/127035/ | تاريخ أرشيف = 16 ديسمبر 2018 }}</ref>

== المراجع ==
{{مراجع|2}}
{{شريط بوابات|أعلام|المرأة|الولايات المتحدة|علوم|هندسة}}
{{ضبط استنادي}}

[[تصنيف:أشخاص أحياء]]
[[تصنيف:أمريكيات في القرن 21]]
[[تصنيف:عالمات أمريكيات في القرن 21]]
[[تصنيف:علماء مواد أمريكيون]]
[[تصنيف:كيميائيات أمريكيات]]
[[تصنيف:كيميائيون أمريكيون في القرن 21]]
نانسي سوتوس  عالمة مواد أمريكية وأستاذة في الهندسة التطبيقية. حاصلة على درجة أستاذية دونالد ب. ويليت في قسم علم المواد والهندسة في جامعة إلينوي في إربانا-شامبين. وشاركت أيضًا في موضوع بحثٍ عن الجزيئات والبُنى النانوية الإلكترونية في معهد بيكمان للعلوم المتقدمة والتكنولوجيا. وترأّست مجموعة بحث سوتوس.

درست سوتوس تشوه وقصور المواد ضمن المقياس نصف المجهري والمجهري والنانومتري، وقدّمت إسهاماتٍ جليلةٍ في المواد ذاتية الإصلاح والمركبات مصفوفة البوليمرات المتقدمة والأغشية الرقيقة. وكانت رائدةً في مجال المواد التلاؤمية (متعدّدة الاستعمالات)، وأنتجت مع الكيميائي جيفري إس. مور وسكوت ر. وايت و2000 آخرون أوّل بوليمرات ذاتية الإصلاح.

 التعليم 
درست نانسي سوتوس الهندسة الميكانيكية في جامعة ديلاوير، وتخرّجت منها بدرجة بكالوريوس علوم في عام 1986 وحصلت على شهادة الدكتوراه في عام 1991. شاركت أيضًا في منتخب الجامعة الرياضي للنساء وكانت ناشطة في مجلس إدارة الألعاب الرياضية ولجنة وضع المرأة.

 الحياة المهنية 
قَبِلَت سوتوس منصبًا في هيئة التدريس في كلية الهندسة في جامعة إلينوي في إربانا-شامبين في عام 1991. وكانت عضوة في قسم الميكانيكا النظرية والتطبيقية، وفي وقتٍ لاحق عُيّنَت رئيسةً مؤقّتةً له. التحقت بقسم علوم المواد والهندسة في عام 2006، وحصلت على درجة أستاذية دونالد ب. ويليت في الهندسة لقسم علم المواد والهندسة وعالمة جامعية. وشاركت أيضًا في موضوع بحثٍ عن الجزيئات والبنى النانوية الإلكترونية في معهد بيكمان للعلوم المتقدمة والتكنولوجيا في عام 2004 خلفًا للدكتور جيفري مور.

نشطت سوتوس في هيئة تحرير مجلس الميكانيكا التجريبية (1999-2006) والتكنولوجيا والعلوم المركبة (منذ 2002 وحتى الآن). وهي زميلة في جمعية العلوم الهندسية (2007) وجمعية الميكانيكا التجريبية (2012). كانت رئيسة جمعية الميكانيكا التجريبية ما بين عامي 2014-2015.

 الأبحاث 
 البوليمرات ذاتية الإصلاح 
ساعدت سوتوس في تطوير أول مادة بوليمر ذاتية الإصلاح مع زملائها جيفري إس. مور وسكوت ر. وايت. انتهت من بحثها عام 2000، ونُشِرَ في مجلة نيتشر في عام 2001. أظهروا في بحثهم أنّ عوامل الالتئام المُمَحفظة الميكروية يمكن أن تُبلمَر لتصلح مناطق الضرر مثل الشقوق الأصغر من شعرة الإنسان. اعتمدت طريقتهم على تطوير مصفوفة بوليمرية تشمل كلًا من عامل إصلاح سائل تفاعلي ومُحفِّز. في حين أن الأجزاء السليمة يُحتفَظ بها منفصلة هيكليًا. وُضِعَ العامل السائل ضمن المستودعات غير المتفاعلة داخل المادة، في حين كان المحفز متناثر في كل أجزاء البوليمر. بمجرد تلف المادة ووقوع صدع، تنفتح المستودعات وتسبّب الخاصية الشعرية تبعثر العامل السائل باتجاه المنطقة التالفة، حيث يتفاعل مع المحفز ويتصلّب لسدّ التصدع. لقد درسوا حالتين الأولى استخدام عامل التئام مضبوط ومحفز مبعثر والثانية استخدام عامل التئام مبعثر ومحفز مضبوط. باستخدام ثنائي حلقي البنتاديين (DCPD) وحفاز غرابز في مصفوفة إيبوكسي، شكّلوا مركب متعدد بينتدين الحلقي polycyclopentadiene لإغلاق الشقوق واستعادة ما يصل إلى 75% من صلابة منطقة الكسر الأصلية.

وطوّروا منذ ذلك الحين نظام الالتئام الذاتي الخالي من المحفزات باستخدام محفظة الكلوروبنزين الدقيقة مع مذيب نشط. يطلق الكسر مذيب الكلوروبنزين، الذي يغمر جيوب مونمرات الإيبوكسي غير المتفاعلة داخل الكسر. تحدث هناك البلمرة لملء الكسر. وقد استعادت اختبارات نظام الالتئام الذاتي الخالية من المحفز ما يصل إلى 82% من قوة الكسر.

كلا الطريقتين مثالان على الالتئام الذاتي، حيث يتم تشغيل آلية الإصلاح بحدوث الضرر. يمكن للمواد التي تعمل على الإصلاح الذاتي باستقلالية أن تحافظ على سلامتها الهيكلية تحت الضغط وتستمر لفترة أطول.

 الشبكات الوعائية الدقيقة 
ركّزت سوتوس أيضًا على تصميم الشبكات الوعائية الدقيقة لتوزيع السوائل النشطة في أنظمة المواد الذاتية. توفر مثل هذه التصميمات إمكانية ’’الالتئام الذاتي والتجديد والاستشعار الذاتي والحماية الذاتية والتبريد الذاتي‘‘، على غرار خصائص الأنظمة البيولوجية.
لتصميم مثل هذه المواد، يوضَع نموذج ثلاثي الأبعاد من الأحبار العضوية، وتُعبّأ المسام الخلالية في نموذج مع راتنج الإيبوكسي. يُترَك البوليمر ليلتحم ومن ثم يُزال الحبر. المساحات التي تتركها تشكّل شبكات مكروية الأقنية ثلاثية الأبعاد ومُحدّدة بشكلٍ جيد، والتي يمكن ملأها بعوامل الالتئام. في هذا التصميم يمكن تضمين إمدادات أكبر من عامل الالتئام الذاتي في المواد التي تم إنشاؤها. عملية بناء مثل هذه المواد مُعقّدة جدًا.واستخدمت هذه الطريقة لدعم الالتئام الذاتي المتكرر في المواد المركبة المدعومة بالألياف. يمكن تخزين راتنج الإيبوكسي والمقسّيات في شبكات مكروية الأقنية متداخلة مجاورة. تؤدّي الأضرار التي لحقت ببنية الشبكة إلى خلط عوامل الالتئام بشكلٍ مستقل والتبلمر، فتلتصق بفعالية مع المنطقة التالفة في آنٍ واحد. لُوحِظ حدوث الالتئام بكفاءة تقارب 100% خلال سلسلة الكسور المتعددة. ولهذه الطريقة تطبيقاتٍ محتملة في تصميم واستخدام اللدائن المدعمة بألياف زجاجية وغيرها من المواد المركبة للهياكل بما في ذلك الطائرات وعنفات الرياح. لوحظ أيضًا أن الشبكات الوعائية الدقيقة يمكن أن تدعم التئام ضرر على نطاق واسع يصل إلى 11.2 مم.

 المواد ذاتية التبليغ 
قام فريق بقيادة سوتوس ووينلي لي بتطوير مواد هيكلية بوليمرية يمكن أن تشير إلى وجود ضرر عن طريق تغيير لونها. ويمكن أن تكون المواد ذاتية التبليغ هذه بمثابة نظام إنذار متغير للألوان. أنتج الباحثون بوليمر يحتوي على محفظة دقيقة من راتنج الإيبوكسي وصِبغ حساس لدرجة PH. الضرر الذي يلحق بالبوليمر يسبب فتح المحافظ المكسورة واختلاط الصباغ بالإيبوكسي. بالمحصلة يؤدي التفاعل إلى تغيير لون المادة من الأصفر إلى الأحمر. كلّما كان الضرر أعمق، كلما تغيّر اللون أكثر كثافة. يمكّن هذا المشعر البصري المستقل المهندسين من الكشف عن الأضرار الميكانيكية والتدخل قبل أن ينهار الهيكل.

 المواد الذكية 
شاركت سوتوس في تطوير المشعر الذاتي والمواد البوليمرية النشطة كيميائيًا ميكانيكيًا وحراريًا. تنتمي هذه البوليمرات غير العضوية الذكية إلى فئة من المواد الذكية، وتبدي وظائف سريعة الاستجابة للمحفزات. يمكن أن يؤدي إدخال محفز محدد مثل تغيير في القوة أو درجة الحرارة إلى التغيير المطلوب في واحد أو أكثر من خصائص البوليمر.

 الحساسية للقوة الميكانيكية 
يمكن أن توفّر القوة الميكانيكية مصدرًا للطاقة المستخدمة بواسطة التفاعل الكيميائي المطلوب. لإنتاج مثل هذه المواد يتمّ بناء مجموعات كيميائية حساسة ميكانيكيًا تسمى الناقلات الميكانيكية mechanophores داخل التركيب الكيميائي للبوليمر. في مجموعة واحدة من التجارب، استخدم الباحثون جزيئات سبيروبيرانspiropyran للكشف عن الضغط الميكانيكي. ارتبط الناقل الميكانيكي سبيروبيران (SP) تساهميًا داخل بوليمر ثقالي الشكل مطاطي يدعى أكراليت متعدد الميثيل (PMA) وبوليمر صغير خرزي الشكل شبيه بالزجاج يدعى ميثاكريلات متعدد الميثيل (PMMA). استجابةً للضغط يتحول SP إلى ميروسيانين الفلوري (MC). يمكن تصنيف اتجاهات نويعات MC المتعلقة بقوة الشد على أساس تفاوت الاستقطاب الفلوري. السبيروبيرانات عادةً عديمة اللون ولكنها تتحول إلى ظلال زاهية من اللون الأحمر أو الأرجواني عند الضغط  ويمكن أن تتألق. أظهر الباحثون أيضًا أنّ القوة الميكانيكية لها القدرة على إحداث استجابة كيميائية في البوليمر، وتغيير الرابطة التساهمية. تتمثل الخطوة التالية في هذا البحث في استكشاف إمكانية استخدام التفاعلات الميكانيكية والكيميائية لتنشيط الطرق الكيميائية في المواد للاستجابة لموجات الصدم بطرق إيجابية، عن طريق تغيير أو تحسين خصائص المواد.

 الحساسية الحرارية 
يركّز مجال آخر من الأبحاث على الوقاية من الانفلات الحراري في البطاريات. قام الباحثون بطلاء المصعد أو الطبقة العازلة من البطارية بكرات مجهرية حساسة للحرارة. تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى انصهار الكرات المجهرية، ما يحول دون انتقال أيونات الليثيوم وتوقّف البطارية عن العمل. تم اختبار المجهرية الكرات المجهرية لكل من متعدد الإيثيلين وشمع البارافين باستخدام بطارية أيون الليثيوم CR2032 وأثبت كلاهما التشغيل الناجح للبطارية في درجات الحرارة العادية وإطفاء البطارية في درجات حرارة أقل من تلك التي سيتضرر فيها عازل البطارية.

 المراجع 

تصنيف:أشخاص أحياء
تصنيف:أمريكيات في القرن 21
تصنيف:عالمات أمريكيات في القرن 21
تصنيف:علماء مواد أمريكيون
تصنيف:كيميائيات أمريكيات
تصنيف:كيميائيون أمريكيون في القرن 21