تولید نوار ژل انعطاف‌پذیر با الهام از واکنش شیر

به گزارش مجله خبری نگار، به نقل از آی‌ای، از نوار چسب تا فناوری سونار و سلول‌های خورشیدی گرفته، بسیاری از اختراعات پیشگامانه با الهام از طبیعت رقم خورده‌اند. اکنون گروهی از پژوهشگران به سرپرستی مهندسان دانشگاه تگزاس در آستین، از واکنش شیر برای ایجاد یک نوار ژل انعطاف‌پذیر که می‌تواند نوآوری‌هایی در حسگرها، باتری‌ها، رباتیک و ... ایجاد کند، الهام گرفته‌اند.

هنگامی که شیر، گرم می‌شود، لایه‌ای پوست‌مانند روی سطح آن تشکیل می‌شود که از پروتئین‌های تغییر ماهیت داده و چربی در قسمت بالایی آن تشکیل شده است.

گوئیهوا یوف استاد دانشکده مهندسی در دپارتمان مهندسی مکانیک واکر و موسسه مواد تگزاس که متخصص علم مواد است، می‌گوید: از این پدیده الهام گرفتیم و آن را در مواد مختلف مورد بررسی قرار دادیم تا غشا‌های ژلی چند منظوره تولید کنیم که به راحتی قابل جدا شدن هستند.

این غشا‌های ژلی مشابه هیدروژل‌ها هستند که در هر دو، شبکه پلیمری توسط مایعات احاطه شده است. در حالی که آب عنصر مایع در هیدروژل‌ها است، این غشا‌های تازه توسعه یافته حاوی مایع یونی هستند، از این رو یونوژل نامیده می‌شود.

یونوژل‌ها ساختار انعطاف‌پذیرتری را نشان می‌دهند و یون‌ها فضای بیشتری برای حرکت دارند که آن‌ها را بسیار رسانا و حساس می‌کند.

این ویژگی‌ها، یونوژل‌ها را به کاندیدا‌های اصلی برای استفاده در حسگر‌ها به ویژه برای ردیابی حرکت، ضربان قلب و سایر پارامتر‌های مرتبط با سلامت در لوازم الکترونیکی پوشیدنی تبدیل می‌کند.

گروه پژوهشگران که شامل همکارانی از دانشگاه جنگل‌داری شمال شرقی و دانشگاه فناوری شیمیایی شن‌یانگ در چین است، پتانسیل این غشا‌ها را برای خدمت به عنوان الکترولیت در باتری‌های حالت جامد نیز بررسی می‌کنند.

با غوطه‌ور کردن مواد زیست‌توده پایدار در حلال‌های خاص در یک فرآیند خاص، مولکول‌های آن‌ها خود را به لایه‌های نازکی در لبه مواد بازآرایی می‌کنند و غشا‌های یونوژل دو بعدی ایجاد می‌کنند که به راحتی با مجموعه‌ای از موچین‌ها جدا می‌شوند.

این فرآیند روی مواد مختلف کار می‌کند و هزینه کمتر آن باعث می‌شود که با سرعت بالا، قابل توسعه و مقیاس‌بندی باشد. علاوه بر این، این فرآیند را می‌توان برای ضخیم شدن یا نازک شدن نوار در صورت لزوم تغییر داد.

نانسی یوهونگ گوئو، یکی از نویسندگان این مقاله و پژوهشگر فوق دکترا در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) می‌گوید: این روش ساده و در عین حال مؤثر، واقعاً امکان تولید سریع و مقیاس‌پذیر نوار‌های پلیمری کارآمد دوبعدی از مواد مختلف زیست‌توده پایدار از جمله سلولز، کیتوزان، فیبروئین ابریشم، صمغ گوار و ... را فراهم می‌کند.

این گروه اکنون به دنبال تنظیم دقیق این فرآیند به سمت بهینه‌سازی خواص مکانیکی برای برنامه‌های کاربردی با فناوری‌های پیشرفته مانند الکترونیک پوشیدنی، رباتیک و هوش مصنوعی است.

این پژوهش در مجله علمی معتبر Nature Synthesis منتشر شده است. 

منبع:اینفو