คิริกามิไฮโดรเจลเกิดขึ้นจากฟิล์มเซลลูโลส

TSUKUBA ญี่ปุ่น 12 เม.ย. 2024 – (ACN Newswire) – ทางเลือกใหม่สำหรับการผลิตวัสดุที่มีโครงสร้างอ่อนนุ่ม ยืดหยุ่น และขยายได้ที่เรียกว่าไฮโดรเจล ได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีแห่งโตเกียว (TUAT) งานของพวกเขาขยายขอบเขตของ 'คิริกามิ ไฮโดรเจล' ที่เกิดขึ้นใหม่ ซึ่งลวดลายถูกตัดเป็นฟิล์มบางๆ เพื่อให้สามารถขยายตัวเป็นโครงสร้างไฮโดรเจลที่ซับซ้อนในภายหลังได้ งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Science and Technology of Advanced Materials

ไฮโดรเจลมีโครงข่ายของโมเลกุลดึงดูดน้ำ (ชอบน้ำ) ซึ่งช่วยให้โครงสร้างของพวกมันขยายตัวได้อย่างมากเมื่อสัมผัสกับน้ำซึ่งรวมตัวอยู่ภายในโครงข่ายโมเลกุล นักวิจัย Daisuke Nakagawa และ Itsuo Hanasaki ทำงานร่วมกับฟิล์มแห้งในขั้นต้นที่ประกอบด้วยเส้นใยนาโนของเซลลูโลส ซึ่งเป็นวัสดุธรรมชาติที่สร้างโครงสร้างของผนังเซลล์พืชเป็นส่วนใหญ่

พวกเขาใช้การประมวลผลด้วยเลเซอร์เพื่อตัดโครงสร้างลงในฟิล์มก่อนที่จะเติมน้ำเพื่อให้ฟิล์มพองตัว การออกแบบลวดลายคิริกามิโดยเฉพาะนั้นทำงานในลักษณะที่ความกว้างจะเพิ่มขึ้นเมื่อยืดออกในทิศทางตามยาว ซึ่งเรียกว่าคุณสมบัติเสริม คุณสมบัติเสริมนี้เกิดขึ้นโดยมีเงื่อนไขว่าความหนาจะเพิ่มขึ้นอย่างเพียงพอเมื่อฟิล์มบางดั้งเดิมเปียก

“เนื่องจากคิริกามิหมายถึงการออกแบบกระดาษแบบตัด เดิมทีมีไว้สำหรับโครงสร้างแผ่นบาง ในทางกลับกัน กลไกเสริมสองมิติของเราจะแสดงออกมาเมื่อความหนาของแผ่นเพียงพอ และโครงสร้างไฮโดรเจลสามมิตินี้เกิดจากการบวมเมื่อใช้งาน สะดวกในการเก็บไว้ในที่แห้งก่อนใช้งาน แทนที่จะรักษาระดับน้ำของไฮโดรเจลให้เท่าเดิม” ฮานาซากิพูด “ยิ่งไปกว่านั้น ความสามารถในการเสริมจะถูกคงไว้ในระหว่างการโหลดแบบวนซึ่งทำให้เกิดการเสียรูปแบบปรับตัวของไฮโดรเจลไปถึงสถานะโครงสร้างอื่น มันจะมีความสำคัญต่อการออกแบบวัสดุอัจฉริยะ”

การใช้งานที่เป็นไปได้สำหรับไฮโดรเจลแบบปรับตัวรวมถึงส่วนประกอบแบบอ่อนของเทคโนโลยีหุ่นยนต์ ซึ่งช่วยให้พวกมันตอบสนองได้อย่างยืดหยุ่นเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุที่พวกมันกำลังจัดการ เป็นต้น นอกจากนี้ยังอาจรวมอยู่ในซอฟต์สวิตช์และส่วนประกอบเซ็นเซอร์ด้วย นอกจากนี้ ยังมีการสำรวจไฮโดรเจลสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ ซึ่งรวมถึงวิศวกรรมเนื้อเยื่อ วัสดุปิดแผล ระบบนำส่งยา และวัสดุที่สามารถปรับให้เข้ากับการเคลื่อนไหวและการเจริญเติบโตได้อย่างยืดหยุ่น ความก้าวหน้าของไฮโดรเจลคิริกามิที่ทีม TUAT ทำได้ช่วยขยายทางเลือกสำหรับการใช้งานไฮโดรเจลในอนาคตอย่างมีนัยสำคัญ

“การรักษาคุณลักษณะที่ออกแบบไว้ในขณะที่แสดงการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมถือเป็นข้อได้เปรียบสำหรับการพัฒนาฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลาย” ฮานาซากิสรุป

ข้อมูลเพิ่มเติม
อิทสึโอะ ฮานาซากิ
มหาวิทยาลัยเกษตรและเทคโนโลยีโตเกียว
อีเมล์: hanasaki@cc.tuat.ac.jp

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

เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีวัสดุขั้นสูง (STAM)

วารสารการเข้าถึงแบบเปิด STAM ตีพิมพ์บทความวิจัยที่โดดเด่นในทุกแง่มุมของวัสดุศาสตร์ รวมถึงวัสดุที่ใช้งานได้และโครงสร้าง การวิเคราะห์เชิงทฤษฎี และคุณสมบัติของวัสดุ https://www.tandfonline.com/STAM 

ดร. ยาสุฟุมิ นากามิจิ
ผู้อำนวยการสำนักพิมพ์ Stam
อีเมล: NAKAMICHI.Yasufumi@nims.go.jp 

ข่าวประชาสัมพันธ์เผยแพร่โดย Asia Research News for Science and Technology of Advanced Materials

หัวข้อ: สรุปข่าวประชาสัมพันธ์

ที่มา: วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของวัสดุขั้นสูง
ภาค: เคมีภัณฑ์ Spec.Chem, วิทยาศาสตร์และนาโนเทค

https://www.acnnewswire.com

จาก Asia Corporate News Network

ลิขสิทธิ์© 2024 ACN Newswire สงวนลิขสิทธิ์. แผนกหนึ่งของ Asia Corporate News Network

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.acnnewswire.com/press-release/english/90245/