Ingenieurs hebben een manier bedacht om extreem dunne draden van plantaardig materiaal te spuiten dat kan worden gebruikt in N95-maskerfilters, apparaten die energie oogsten voor elektriciteit en mogelijk de creatie van menselijke organen.
De methode omvat het sproeien van methylcellulose, een hernieuwbaar plastic materiaal afgeleid van plantaardige cellulose, op 3D-geprinte en andere objecten, variërend van elektronica tot planten, volgens een door Rutgers geleide studie in het tijdschrift. Materialen Horizons.
“Dit zou de eerste stap kunnen zijn naar 3D-fabricage van orgels met dezelfde soort verbazingwekkende eigenschappen als die in de natuur worden gezien”, zei senior auteur Jonathan P. Singer, een assistent-professor bij de afdeling Mechanische en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek in de school. of Engineering aan de Rutgers University-New Brunswick. “Op de korte termijn is er veel vraag naar N95-maskers als persoonlijke beschermingsmiddelen tijdens de COVID-19-pandemie, en onze sproeimethode zou een ander niveau van afvangen kunnen toevoegen om filters effectiever te maken. Elektronica zoals LED’s en energie-oogstmachines kunnen eveneens hiervan profiteren.”
Dunne draden (nanodraden) gemaakt van zachte materie hebben veel toepassingen, waaronder de trilharen die onze longen schoon houden en de setae (borstelige structuren) waarmee gekko’s muren kunnen vastgrijpen. Dergelijke draden zijn ook gebruikt in kleine tribo-elektrische energie-oogstmachines, met toekomstige voorbeelden mogelijk inclusief strips die op schoenen zijn gelamineerd om een mobiele telefoon op te laden en een deurgreepsensor die een alarm inschakelt.
Hoewel mensen al weten hoe ze nanodraden moeten maken sinds de komst van suikerspin-smeltspinners, is het beheersen van het proces altijd beperkt geweest. De barrière was het onvermogen om dergelijke draden te spuiten in plaats van te spinnen.
Singer’s Hybrid Micro / Nanomanufacturing Laboratory heeft in samenwerking met ingenieurs van de Binghamton University de fundamentele fysica onthuld om dergelijke sprays te maken. Met methylcellulose hebben ze “bossen” en schuimen van nanodraden gecreëerd die op 3D-objecten kunnen worden gecoat. Ze toonden ook aan dat gouden nanodeeltjes kunnen worden ingebed in draden voor optische detectie en kleuring.
Lin Lei et al, Homogene gelering leidt tot nanodraadbossen in de overgang tussen electrospray en electrospinning, Materialen Horizons (2020). DOI: 10.1039 / d0mh00872a
Geleverd door Rutgers University