科学家们创造了一种衍生自花粉的纸样物质,可以响应外部刺激而改变其机械特性。结合数字印刷,花粉纸可能拥有承诺制造新一代可编程自然执行器 - 在负责移动和控制机制的机器中的组件。

研究小组通过将纸张折叠成一朵在有水蒸气存在的情况下“盛开”的花来证明纸张的特性。他们还展示了一种基于花粉的纸条,这种纸条可以通过调整材料的物理属性来“行走”。

基于工程合成材料开发生物透露的传感器和执行器,已经提出了很大的进展,但这些材料具有诸如环境维持能力和成本相对较高的问题。仍然需要融入成本效益和环保的材料。从天然丰富的花粉晶体中创建的花粉纸作为致动器响应了环境湿度的变化。该过程还呈现花粉和由其非过敏原制备的产品。

要形成纸张,团队首先通过类似于常规皂制造的方法将来自向日葵的超强花粉粒转变为柔韧的凝胶状材料。该方法包括除去粘性,油的花粉水泥,在孵育碱性条件下孵育花粉之前涂上谷物的表面。然后将所得凝胶样材料浇铸到模具中并留下干燥,形成纸状材料。使用扫描电子显微镜,科学家观察到花粉的纸包括花粉颗粒的交替层,顶层显着变得比底层变得更加粗糙。

双层花粉条能够“走路”水的吸附和解吸。

花粉纸的顶表面出现在肉眼上磨砂,显示了向日葵花粉谷物的遗留群,有助于其粗糙度。底面,它采用镜面状表面光洁度,相对流感。花粉颗粒层的这种结构差异意味着在水蒸气存在下,纸张开始弯曲,在干燥条件下,它不断。反复潮湿和干燥条件的循环导致纸张随着时间的推移进行翻转运动。

为了表明可以定制花粉纸的水汽响应性,该团队调整了工艺参数——主要是花粉粒的碱性培养时间。他们加入两个不同培养时间(3小时和12小时)制备的花粉纸样品,形成一条有明显边界的双物质花粉纸。当双材料花粉纸暴露在一个干湿循环中,两种花粉纸样本对湿度的不同反应导致纸张像毛毛虫一样“行走”,通过交替扩张和收缩其柔软的身体。

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本文首次发表于《华尔街日报》2021年5月号yabovip16.com杂志。

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