Οι υδρογέλες Kirigami αναδύονται από φιλμ κυτταρίνης

TSUKUBA, Ιαπωνία, 12 Απριλίου 2024 – (ACN Newswire) – Νέες επιλογές για την κατασκευή λεπτώς δομημένων μαλακών, εύκαμπτων και επεκτάσιμων υλικών που ονομάζονται υδρογέλες έχουν αναπτυχθεί από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Γεωργίας και Τεχνολογίας του Τόκιο (TUAT). Η δουλειά τους επεκτείνει το αναδυόμενο πεδίο των «υδροπηκτών Kirigami», στο οποίο τα σχέδια κόβονται σε ένα λεπτό φιλμ επιτρέποντάς του να διογκωθεί αργότερα σε πολύπλοκες δομές υδρογέλης. Η έρευνα δημοσιεύεται στο περιοδικό Science and Technology of Advanced Materials.

Οι υδρογέλες έχουν ένα δίκτυο μορίων που προσελκύουν νερό (υδρόφιλα), επιτρέποντας στη δομή τους να διογκώνεται ουσιαστικά όταν εκτίθενται σε νερό που ενσωματώνεται στο μοριακό δίκτυο. Οι ερευνητές Daisuke Nakagawa και Itsuo Hanasaki εργάστηκαν με ένα αρχικά ξηρό φιλμ που αποτελείται από νανοΐνες κυτταρίνης, το φυσικό υλικό που σχηματίζει μεγάλο μέρος της δομής των φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων.

Χρησιμοποίησαν επεξεργασία με λέιζερ για να κόψουν δομές στο φιλμ πριν προστεθεί νερό επιτρέποντας στο φιλμ να διογκωθεί. Ο συγκεκριμένος σχεδιασμός του σχεδίου Kirigami λειτουργεί με τέτοιο τρόπο ώστε το πλάτος να αυξάνεται όταν τεντώνεται στη διαμήκη κατεύθυνση, η οποία ονομάζεται αυξητική ιδιότητα. Αυτή η αυξητική ιδιότητα εμφανίζεται με την προϋπόθεση ότι το πάχος αυξάνεται επαρκώς όταν το αρχικό λεπτό φιλμ είναι υγρό.

«Καθώς το Kirigami κυριολεκτικά σημαίνει το σχέδιο κοπής χαρτιού, αρχικά προοριζόταν για δομές λεπτών φύλλων. Από την άλλη πλευρά, ο δισδιάστατος αυξητικός μηχανισμός μας εκδηλώνεται όταν το πάχος του φύλλου είναι επαρκές και αυτή η τρισδιάστατη δομή της υδρογέλης αναδύεται με διόγκωση όταν χρησιμοποιείται. Είναι βολικό να το αποθηκεύετε σε στεγνή κατάσταση πριν από τη χρήση, αντί να διατηρείτε το ίδιο επίπεδο περιεκτικότητας σε νερό της υδρογέλης.» λέει ο Χανασάκι. «Επιπλέον, η αυξητικότητα διατηρείται κατά τη διάρκεια της κυκλικής φόρτισης που προκαλεί την προσαρμοστική παραμόρφωση της υδρογέλης να φτάσει σε άλλη δομική κατάσταση. Θα είναι σημαντικό για το σχεδιασμό έξυπνων υλικών».

Οι πιθανές εφαρμογές για τις προσαρμοστικές υδρογέλες περιλαμβάνουν μαλακά στοιχεία ρομποτικών τεχνολογιών, που τους επιτρέπουν να ανταποκρίνονται με ευελιξία όταν αλληλεπιδρούν με αντικείμενα που χειρίζονται, για παράδειγμα. Μπορούν επίσης να ενσωματωθούν σε μαλακούς διακόπτες και εξαρτήματα αισθητήρων. Οι υδρογέλες διερευνώνται επίσης για ιατρικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της μηχανικής ιστών, των επιδέσμων τραυμάτων, των συστημάτων χορήγησης φαρμάκων και των υλικών που μπορούν να προσαρμοστούν ευέλικτα στην κίνηση και την ανάπτυξη. Η πρόοδος στα υδρογέλη kirigami που επιτεύχθηκε από την ομάδα TUAT επεκτείνει σημαντικά τις επιλογές για μελλοντικές εφαρμογές υδρογέλης.

«Η διατήρηση των σχεδιασμένων χαρακτηριστικών ενώ δείχνει προσαρμοστικότητα στις περιβαλλοντικές συνθήκες είναι επωφελής για την ανάπτυξη της πολυλειτουργικότητας», καταλήγει ο Hanasaki.

Περαιτέρω πληροφορίες
Itsuo Hanasaki
Πανεπιστήμιο Γεωργίας και Τεχνολογίας του Τόκιο
Email: hanasaki@cc.tuat.ac.jp

Χαρτί: https://doi.org/10.1080/14686996.2024.2331959

Σχετικά με την Επιστήμη και την Τεχνολογία Προηγμένων Υλικών (STAM)

Το περιοδικό Open Access STAM δημοσιεύει εξαιρετικά ερευνητικά άρθρα σε όλες τις πτυχές της επιστήμης των υλικών, συμπεριλαμβανομένων των λειτουργικών και δομικών υλικών, των θεωρητικών αναλύσεων και των ιδιοτήτων των υλικών. https://www.tandfonline.com/STAM 

Δρ Yasufumi Nakamichi
Διευθυντής εκδόσεων STAM
Email: NAKAMICHI.Yasufumi@nims.go.jp 

Δελτίο τύπου που διανέμεται από την Asia Research News for Science and Technology of Advanced Materials.

Θέμα: Σύνοψη δελτίου τύπου

πηγή: Επιστήμη και Τεχνολογία Προηγμένων Υλικών
Τομείς: Chemicals, Spec.Chem, Επιστήμη και νανοτεχνολογία

https://www.acnnewswire.com

Από το δίκτυο εταιρικών ειδήσεων της Ασίας

Πνευματικά δικαιώματα © 2024 ACN Newswire. Ολα τα δικαιώματα διατηρούνται. Ένα τμήμα του δικτύου εταιρικών ειδήσεων της Ασίας.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.acnnewswire.com/press-release/english/90245/