Дата публикации: 28 апреля 2020 г.

Технологический университет Наньянга: «бумагу» из пыльцы превратят в новое поколение натуральных компонентов

Ученые из сингапурского Технологического университета Наньянга (Nanyang Technological University, NTU Сингапур) создали материал в виде бумаги, полученный из пыльцы, которая гнется и скручивается в зависимости от изменения уровня влажности окружающей среды.

Способность этой бумаги, сделанной из пыльцы, изменять свои механические характеристики в ответ на внешние раздражители может сделать ее полезной для широкого спектра применений, включая: мягкие роботы, сенсоры, искусственные мышцы и электрические генераторы.

В сочетании с цифровой печатью пыльцевая бумага может быть перспективной для производства нового поколения программируемых естественных приводов - компонентов в машине, которые отвечают за перемещение и управление механизмом. 

Результаты, исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (США) в апреле 2020 г.

«Достигнут большой прогресс в разработке сенсоров и приводов на биоинспирированной основе на основе искусственных синтетических материалов, но эти материалы имеют ограничения, такие как проблемы с экологической устойчивостью и относительно высокой стоимостью. Сохраняется острая необходимость в использовании экономичных и экологически чистых материалов. Подобно тому, как сосновые шишки открывают и закрывают свои чешуйки в зависимости от количества влаги в воздухе, наша исследовательская группа NTU показала, что пыльцевая бумага, созданная из естественных обильных пыльцевых зерен, реагирует как фактор изменения влажности окружающей среды» - заявил один из авторов исследования профессор университета NTU Субра Суреш (Subra Suresh). 

«Эти выводы основаны на недавней работе нашей команды NTU, в которой мы показали, как твердые пыльцевые зерна можно преобразовать в мягкие частицы микрогеля, которые изменяют свои свойства в ответ на внешние раздражители. Этот процесс также делает пыльцу и продукты, которые мы из нее производим, неаллергенными» - сказал соавтор исследования профессор NTU Чо Нам-Джун (Cho Nam-Joon) заведующий кафедрой материаловедения и инжиниринга (Materials Research Society of Singapore Chair in Materials Science and Engineering).

Чтобы сформировать бумагу, команда NTU сначала преобразовала ультратонкие пыльцевые зерна из подсолнечника в гибкий, гелеобразный материал с помощью процесса, похожего на обычное производство мыла. Этот процесс включает удаление липкого пыльцевого цемента на масляной основе, который покрывает поверхность зерна, перед инкубацией пыльцы в щелочных условиях в течение нескольких часов (см. Изображение 1 в примечании для редакторов).

http://news.ntu.edu.sg/News/PublishingImages/Pollen%20Image%201.JPG   - Рисунок 1: Процесс преобразования сверхпрочных пыльцевых зерен из подсолнечника в материал, похожий на бумагу.

Полученный гелеобразный материал затем отливают в форму и оставляют сушиться, образуя бумагоподобный материал. Используя сканирующую электронную микроскопию, ученые обнаружили, что бумага на основе пыльцы состоит из чередующихся слоев частиц пыльцы, причем верхний слой значительно грубее, чем нижний. 

На верхней поверхности пыльцевой бумаги, которая кажется матовой, видны остатки отчетливых шипов зерен пыльцы, что способствует её шероховатости. Нижняя поверхность, которая имеет зеркальную поверхность, относительно гладкая (см. Изображения 2).

http://news.ntu.edu.sg/News/PublishingImages/Pollen%20Image%202.JPG  - Изображение 2: пыльцевая бумага показывает видимую разницу в верхней и нижней поверхности.

Это структурное различие в слоях частиц пыльцы означает, что в присутствии водяного пара бумага начинает изгибаться, а в сухих условиях она разгибается. Повторяющиеся циклы влажных и сухих условий заставляют бумагу совершать «движения».

Профессор Суреш сказал: «Разработанная нами пыльцевая бумага демонстрирует сильное механическое срабатывание при изменении влажности. Этот природный материал демонстрирует потенциал для разработки широкого спектра исполнительных систем с индивидуальными свойствами для различных функциональных потребностей».

Источник: media.ntu.edu.sg

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2). Доступна электронная версия печатного издания.

Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления Сборник материалов III Всеросс. науч.-практ. конф., г. Москва, 29 декабря 2017. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2018. – 200 с. (ISBN 978-5-904670-53-5). Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →