Международная команда исследователей внедрила золотые наностержни в гидрогели, которые могут быть обработаны с помощью 3D-печати для создания структур, которые сжимаются под воздействием света и снова расширяются при его отсутствии. Поскольку это расширение и сжатие может выполняться многократно, структуры, напечатанные на 3D-принтере, могут служить в качестве приводов с дистанционным управлением.
«Мы знали, что можно печатать гидрогели в 3D-формате, которые сжимаются при нагревании», – сказал Джо Трейси, соавтор статьи об этой работе и профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Северная Каролина. «И мы знали, что можно внедрить золотые наностержни в гидрогели, которые сделают их фоточувствительными, а это означает, что они будут обратимо сжиматься под воздействием света».
«Мы хотели найти способ интегрировать золотые наностержни в гидрогели, которые позволили бы нам печатать фоточувствительные структуры в формате 3D».
Гидрогели – это полимерные сетки, содержащие воду. В качестве примеров можно привести все, что угодно, от контактных линз до абсорбирующего материала, используемого в подгузниках. И, с технической точки зрения, исследователи не печатали гидрогель на 3D-принтере. Вместо этого они напечатали раствор, содержащий золотые наностержни и все ингредиенты, необходимые для создания гидрогеля.
«И когда этот печатный раствор подвергается воздействию света, полимеры в растворе образуют сшитую молекулярную структуру», – сказал Джулиан Тиле, соавтор статьи и заведующий кафедрой органической химии Университета Отто фон Герике в Магдебурге. – «Это превращает раствор в гидрогель, а захваченные золотые наностержни распределяются по всему материалу».
Поскольку предварительно приготовленный гидрогелевый раствор, выходящий из 3D-принтера, имеет очень низкую вязкость, вы не сможете напечатать его на обычной подложке —у вас получится лужица вместо 3D-структуры. Чтобы решить эту проблему, исследователи напечатали раствор в виде полупрозрачной кашицы из микрочастиц желатина в воде. Сопло принтера способно проникать в желатиновую кашицу и придавать раствору желаемую форму. Поскольку желатин полупрозрачен, свет может проникать сквозь матрицу, превращая раствор в твердый гидрогель. После этого структура помещается в теплую воду, желатин растворяется, и остается трехмерная гидрогелевая структура.
Когда эти гидрогелевые структуры подвергаются воздействию света, встроенные золотые наностержни преобразуют этот свет в тепло. Это приводит к тому, что полимеры в гидрогеле сжимаются, вытесняя воду из гидрогеля и уменьшая размеры. Однако, когда свет исчезает, полимеры остывают и снова начинают поглощать воду, что приводит к увеличению структуры гидрогеля до ее первоначальных размеров.
«Была проделана большая работа над гидрогелями, которые сжимаются под воздействием тепла», – сказала Мелани Гелардини, первый автор статьи и бывшая аспирантка университета Северной Каролины. «Теперь мы продемонстрировали, что вы можете делать то же самое, когда гидрогель подвергается воздействию света, а также получать возможность 3D-печати из этого материала. Это означает, что приложения, которые ранее требовали прямого воздействия тепла, теперь могут быть запущены удаленно с помощью подсветки».
«Вместо использования обычного литья по формам, 3D-печать гидрогелевых структур обеспечивает практически неограниченную свободу в дизайне», – сказал Тиле. «И это позволяет предварительно запрограммировать четкое движение при сжатии и расширении нашего светочувствительного материала».
Результаты исследования были опубликованы в журнале Polymers.
5-нанометровые чипы Huawei Kirin могут оказаться гораздо более энергоэффективными, чем ожидалось
Техпроцесс SMIC с размером элементов 7 нанометров не демонстрирует впечатляющих результатов из-за устаревшего оборудования, и от перехода на 5 нм также не ожидали значительных улучшений. Однако, согласно сообщениям, ситуация может измениться в лучшую сторону. 26.07.2024 146 0 0Ядерные микрореакторы сулят новые возможности
Компания NANO Nuclear Energy Inc. является пионером в области ядерной энергетики и стремится стать коммерчески диверсифицированной и вертикально интегрированной компанией. 18 июля компания объявила об успешном закрытии дополнительной продажи 135 000 обыкновенных акций по цене $20,00 за акцию. NANO Nuclear работает по четырем ключевым направлениям бизнеса: передовые технологии портативных микрореакторов, производство ядерного топлива, транспортировка ядерного топлива и консалтинговые услуги в атомной отрасли. 26.07.2024 140 0 0Новый гибкий датчик для мониторинга движения спортсменов в режиме реального времени
Исследователи разработали гибкий трибоэлектрический датчик в форме дуги (FA-Sensor), предназначенный для расширенного мониторинга движений в бадминтоне. 26.07.2024 134 0 0Готовимся к миру ИИ-чипов
Вопрос о том, насколько сильно и быстро ИИ трансформирует дизайн полупроводников, является предметом дискуссий. Несмотря на это, изменения уже происходят, и для достижения успеха в мире, все более ориентированном на ИИ, организации, участвующие в цепочке поставок полупроводников, должны понимать и планировать решение некоторых важных задач. 26.07.2024 115 0 0