يعد قسم فيزياء الموجات الميكروئية والعازلات الكهربية أحد الأقسام المتميزة بالمركز القومى للبحوث نظرا لمخرجاتة البحثية الجيدة بالدوريات العلمية العالمية.

بدأ العمل بالقسم فى عام 1959 وهو أول مدرسة علمية فى مجال فيزياء الموجات الميكروئية والمواد العازلة بمصر والشرق الأوسط كله. إهتمامات القسم البحثية تجمع بين البحوث العلمية الأساسية والبحوث التطبيقية فى مجال الفيزياء والفيزياء الحيوية والتى تهدف الى حل لبعض المشاكل الآنية التى تواجه الصناعة  والبيئة على حد سواء.   

لذلك من أهداف القسم استنباط عازلات كهربية  جديدة، و استنباط خلايا و وحدات تخزينية للطاقة ومكثفات فائقة من مواد بوليمرية ونانومترية، و حل مشكلة المخلفات البوليمرية و المعدنية و استخدام المواد الحيوية المحلية  والنانومترية فى التطبيقات الطبية والدوائية.

مشروعات القسم البحثية:

المشروعات الداخلية المنتهية 2016-2019

1-      المشروع البحثي رقم 11090426الخطة البحثية الحادية عشر  )2016-2019) " إستخدام الزيوتِ الطبيعيةِ كإضافات متعددة الأغراض في المركباتِ المطاطيةِ المدعمة بمواد مالئة  لاستخدامها كمضادات للشحنات الكهربية الساكنة واالتبديد الكهربى.

2-      المشروع البحثي رقم11090327  الخطة البحثية الحادية عشر  )2016-2019) " تعديل خواص بعض البوليمرات بغرض استخدامها كمواد ملاصقة للدم".

3-      المشروع البحثي رقم11050105  الخطة البحثية الحادية عشر  )2016-2019) " تطوير مواد بوليمرية متقدمة للإستخدام فى المتسعات الفائقة كوحدات لتخزين الطاقة".

4-      المشروع البحثي رقم11050106  الخطة البحثية الحادية عشر  )2016-2019) " تحضيروتوصيف بعض متراكبات الجرافين النانومترية لتخزين الطاقة والذاكرة"

المشروعات المحلية المنتهية 2016-2018

1- المشروع المحلى الممول من STDF رقم 15184 (2016-2018) " خلايا ووحدات تخزينية للطاقة والقوى الكهربية بتكنولوجية البللورات السائلة المتبلمرة".

المشروعات الداخلية الجارية 2019-2021

1-      المشروع البحثي رقم12020225  الخطة البحثية الثانية عشر  )2019-2021) " متراكبات بوليمرية  نانومترية مبتكرة تعتمد على بولي فينيل الكحول و تيتانات الباريوم المعالج بالسائل الأيوني لتطبيقات تخزين الطاقة وكمشتتات للشحنات الكهربية".

2-      المشروع البحثي رقم12010128  الخطة البحثية الثانية عشر  )2019-2021) " دراسة نظام توصيل دواء جديد من مواد نانومترية تعتمد فى تركيبهاعلى الكاربوكسى ميثيل كيتوزان المحملة بمركبات كيميائية نباتية بهدف استخدامها لعلاج السرطان.

3-      المشروع البحثي رقم12020227 الخطة البحثية الثانية عشر  )2019-2021) " البلورات السائلة كمساعد فى التحكم بأشكال الجزيئات النانومترية لأكاسيد المعادن التطبيقية".

4-      المشروع البحثي رقم12010418  الخطة البحثية الثانية عشر  )2019-2021) " تاثيركعكة بذور دوار الشمس كمخلفات زراعية على الخواص البيوفيزيائية لمخلفات البولى فينيل كلوريد".

تعد المخلفات البوليمرية والتي تمثل نسبة كبيرة جدا من المخلفات الصلبة من اكبر المشاكل البيئية  مما تسببه من تلوث بيئي خطير من كونها غير قابلة  للتحلل البيولوجي وبالتالي اصبح الطريق السهل للتخلص من تلك المخلفات اما بحرقها او دفنها علي مسافات بعيدة من الأرض غير مجديا بالمرة وبالتالي ركزت الدراسات العلمية في الآونة الأخيرة علي اعادة تدوير تلك المخلفات للحصول علي منتج يمكن الإستفادة منه في الصناعة.

         إن دراسة الخواص الكهربية للبوليمرات هى إحدى المصادر التى تلقى الضوء على سلوكها الجزيئى ، كما أنها ضرورية لإستنباط مواد جديدة ذات مواصفات تتناسب ومجال الأستخدام. لذا كان الهدف من هذه الدراسه هو اعادة تدوير مخلفات البولي ايثلين ترفثالات والتي تتمثل في زجاجات المياة الفارغة بعد اضافة أسود الكربون كمادة مالئة بالإضافة الي محاولة إحلال جزء من مخلفات الإطارات كمادة مالئة محل جزء من اسود الكربون كمحاولة للتخلص من تلك المخلفات ايضا.

تم التوصل الي منتج من تلك المخلفات يتميز بخواصه الكهربية الجيدة  والتي من اهمها مقاومتها للكهرباء الساكنة بالإضافة الي خفض التكلفة للمنتج النهائي .

يهدف هذا المشروع  إلى دراسة وتحديد العوامل المؤثرة على تصنيع الخلايا التخزينية للطاقة والقوة الكهربية من مواد ومركبات ذات كفاءة عالية واستجابة عزلية ممتازة. وحيث إن الأداء العالى لتقنيةِ التخزين الكهربى  يَتطلّب مادّة بثابتِ عزل كهربى كبيرة جدا  وفقد عزلى ضئيل جدا،   فلقد تم تحضير مواد عزلية نانومترية خالية من الرصاص لها ثابت عزل كهربى ׳ ε عالي وفقد عزلى منخفض.

وبالرغم من وجود الوحدات المخزنة للطاقة بالسوق إلا أنها مهدرة للطاقة الكهربية  حيث كفاءة هذه الوحدات تصل إلى 10% من الكفاءة المثلى المرغوب بها نظرا لقصور فى خواص المواد المصنعة منها علاوة على احتوائها على عنصر الرصاص. لذلك كانت الحاجة إلى تطوير وتحسين المواد العزلية  باستخدام أنظمة بوليمرية  جديدة وتقنيات جديدة مأخوذة من البللورات السائلة الفائقة الكهربية المثبتة بالبلمرة . حيث تتميز البللورات السائلة بانها مواد نانومترية لها خاصية الترتيب التلقائى لذاتها فى بعدين ذات ترتيب اتجاهى و طبقى. هذه الخاصية يمكن استغلالها لعمل بلمرات لها نفس الاتجاه والطبقات مما يؤدى الى تكوين مكثفات ميكروسكوبية تزيد من قيم  ثابت العزل الكهربى  للمنتج  وبالتالى قدرته على التخزين.

 ولتحقيق هذا الهدف تم دراسة المخاليط الثنائية والثلاثية بين أنظمة عضوية-عضوية وأنظمة عضوية-غيرعضوية للوصول الى أحسن المواصفات المطلوبة للخلايا والوحدات التخزينية. ولقد دعمت هذه الأنظمة البوليمرية التى تحتوى على البللورات السائلة  بمواد صديقة للبيئة وذلك بهدف الحد من  استخدام عنصرالرصاص المضر للصحة والبيئة، كأنابيب الكربون النانومترية علاوة على مركب تيتنات الكالسيوم النحاسية النانومتري (المحضر معمليا) والذى تميز بالثبات الحرارى وبقيم ثابت عزل كهربى  ׳ ε عالية جدا(5١٠-۷١٠)

 وجارى إنهاء الحصول على براءة اختراع علاوة على كتابة ورقتين بحثيتين. بالاضافة الى ذلك عمل منتج بحثى أولى له عوائد اقتصادية وبيئية وصحية وأمن فى استخداماته.

تهدف هذه الدراسة إلى تحقيق المقارنة بين النشاط المضاد للأكسدة لبعض منتجات النحل (العسل والبروبوليس) من خلال تحديد الفينول الكلي، ومجموع الفلافونويد و القدره على تجميع الشقوق الحرة، بالإضافة الى استخدام الأشعة فوق البنفسجية المرئية, الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورير والكروماتوجرافى السائل ذو الاداء العالى فى تصنيف وتقييم هذة المركبات وقد تم ايضا تحديد تركيز بعض الفيتامينات مثل فيتامين  سى, ى و البيتاكاروتين وايضا استخدام  طيف الامتصاص الذري .فى تحديد تركيزات بعض العناصر.وتمت هذة الدراسة ايضا  في ذكور الجرذان المعرضة لجرعة مجزأة من أشعة جاما (1 جراي) كل يوم ما يصل إلى 5 جراي مع تعاطي (العسل بجرعة  250 , البروبوليس بجرعة 90 و العسل بجرعة 250 +البروبوليس بجرعة90 مليجرام /كيلوجرام من وزن الجسم ) يوميا لمدة 10 ايام قبل و5 ايام أثناء التعرض لتقدير كفأة كلا من منهما فى  الحد من السمية الخلوية الناجمة عن أشعة جاما وذلك  من خلال قياس التغيرات فى القياسات البيوكيميائية والتي تشمل: مستويات المصل لكل من الانزيمين الناقلين للأمين ألانين أمينو ترانسفيراز و أسبرتيت أمينو ترانسفيراز ,اليوريا ,حمض اليوريك,الكرياتينين, الالبيومين, البروتين الكلى والتركيز الكلى لمضادة الاكسدة . وقد تم ايضا دراسة التغيرات فى الخواص الفيزيائية الحيوية لخلايا كرات الدم الحمراء التي تشمل دراسة طيف الامتصاص و العزل الكهربى لجزئ  الهيموجلوبين بالاضافة إلى اختبار الهشاشة الاسموزية و  صور الشكل الخارجى لجدران خلايا كرات الدم الحمراء.

في الدراسات السابقه استخدم الجلوكوزامين سلفات في شكل كابسولات تؤخذ عن طريق الفم لعلاج خشونة المفاصل ولكنه تعرض الي امتصاص وتكسير في الكبد والذي اثر بشكل كبير على فاعليتة بالاضافة الي اثارة الجانبية علي الجهاز الهضمي. لذلك تهدف هذه الدراسة الي تطبيق تكنولوجيا النانو في تغليف الجلوكوزامين باستخدام بوليمرات نانومترية من الألجينات كحاملات جديدة لتوصيله من خلال الجلد لكي نحسن من كفاءتة والتقليل من اثارة الجانبية علي الجهاز الهضمي. لقد تم الحصول علي كفاءة تحميل ممتازة ونتاج نانومتري كبير للألجينات النانومترية. أظهرت دراسات الميكرسكوب الالكتروني النافذ  أن الألجينات النانومترية المحملة بالجلوكوزامين  لديها حجم جسيمات صغير في المدي النانومتري. وجد من دراسة قياس جهد الزيتا أن الألجينات النانومترية المحملة بالجلوكوزامين  لديها قدره عاليه للاستقرار. اشارت الدراسات الكهربية ، التحليل الحراري و جهاز امتصاص الاشعة الحمراء الي تحميل الجلوكوزامين بنجاح في الألجينات النانومترية. ايضا أظهرت دراسات خروج الدواء أن الجلوكوزامين خرج من الألجينات النانومترية بطريقة مستمرة وطويلة. من دراسات النفاذية خلال جلد الفئران وجد نفاذية عالية للجلوكوزامين من الألجينات النانومترية. وبالتالي في هذه الدراسه تم تحضير حاملات نانومترية من الالجينات النانومترية والتي سمحت بتحميل الجلوكوزامين وتوصيلة من خلال الجلد وتغلبت علي المشاكل  التي تحدث عندما يؤخذ عن طريق الفم

في الدراسات السابقه وجد أن الأدوية البروتينية لا تؤخذ من خلال الفم وذلك لتعرضها للتكسير الإنزيمي الموجود في الجزء العلوي من القناة الهضمية وهذا قد يسبب فقدانها لنشاطها البيولوجي. فلهذا السبب معظم هذه الأدوية لا تؤخذ فقط إلا عن طريق الحقن مثل أدويه الأنسولين. لذلك إن التوصل إلي طريقه تسمح بامتصاص الأدوية البروتينيه خلال الفم دون تكسيرها في الجزء العلوي من القناة الهضمية تعتبر واحده من التحديات العظيمة لتوصيل هذه الأدوية من خلال الفم. يعتبر القولون كمنطقه مميزه يمكن من خلالها امتصاص الأدوية البروتينيه وذلك يرجع إلي قله نشاط الإنزيمات الهاضمة للبروتينات. في هذا العمل تم تغلفة أقراص دوائية بأفلام تتكون من خليط بوليمري من النشا وبوليمرات صناعية مثل بولي فينيل الكحول وتم فحص قدرة هذه الأغلفة في توصيل الأدوية البروتينيه إلي القولون. تم الوصول الي انه عند نسبه معينه من بوليمرات النشا وبولي الفينيل الكحول وعند سمك غلاف  قادر علي أن يمنع خروج الدواء في الجزء العلوي من القناة الهضمية ( المعده والامعاء ) وخروج كميه كبيره في القولون وبالتالي له  قدرة جيدة في توصيل الأدوية البروتينية إلي القولون من خلال الفم دون اي فقدان لنشاطه البيولوجي .