Fly eye utire put za proizvodnju biomimetičkih površina
Fly eye utire put za proizvodnju biomimetičkih površina
Anonim

Redovi sićušnih uzdignutih rožnica puhača mogu biti ključ za jednostavnu proizvodnju biomimetičkih površina, površina koje oponašaju svojstva bioloških tkiva, prema timu istraživača Penn State.

"Bioreplikacija je počela oko 2001. ili 2002.", rekao je Akhlesh Lakhtakia, Godfrey Binder profesor inženjerskih znanosti i mehanike. "Sve tehnike koje su trenutno dostupne nisu pogodne za masovne replikacije. U mnogim slučajevima možete napraviti onoliko replika koliko želite, ali vam je potreban kukac za svaku replikaciju. To nije dobro za industrijske svrhe."

Lakhtakia, radeći s Drew Patrickom Pulsiferom, studentom diplomskog studija inženjerskih znanosti i mehanike; Carlo G. Pantano, ugledni profesor znanosti o materijalima i inženjerstvu i direktor Penn State Instituta za istraživanje materijala; i Raúl José Martín-Palma, profesor primijenjene fizike, Universidad Autónomia de Madrid, Španjolska, razvili su metodu za stvaranje makrorazmjernih kalupa ili kalupa koji zadržavaju značajke nanorazmjera.

"Trebao nam je objekt dovoljno velik za manipulaciju koji još uvijek ima značajke nanorazmjere", rekao je Lakhtakia.

Istraživači su odabrali oči za puhanje jer imaju potencijalnu primjenu u proizvodnji solarnih ćelija. Muhe puhalice imaju složene oči koje su otprilike poluloptaste; ali unutar te polusfere, površina je prekrivena heksagonalnim očima makrorazmjere s obilježjima nanoska.

"Ove su oči savršene za izradu solarnih ćelija jer bi prikupile više sunčeve svjetlosti s većeg područja, a ne samo svjetlosti koja pada izravno na ravnu površinu", rekao je Lakhtakia.

Međutim, da bi radila u proizvedenom proizvodu, površina treba zadržati cjelokupni dizajn s dovoljno detalja.

Istraživači su fiksirali rožnice muha na staklenu podlogu i ispunili stražnju stranu rožnice polidimetilsiloksanom, organskim polimerom na bazi silikona, kako metalna obloga koju nanose ne bi procurila iza očiju. Zatim su taložili nikal na površinu koristeći modificirani oblik tehnike konformnog isparavanja filma rotacijom. U ovoj tehnici, istraživači toplinski isparavaju materijal koji tvori premaz u vakuumskoj komori. Predmet koji prima premaz fiksira se na držač i okreće se otprilike jednom svake dvije sekunde.

Istraživači su koristili niz od devet očiju puhača obloženih s 250 nanometara nikla. Ovaj početni predložak je zatim elektroformiran - metodom galvanizacije - da se na poleđinu nanese nikal kako bi se stvorio glavni predložak debljine pola milimetra. Debljina glavnog predloška može biti deblja.

"Replike polimera proizvedene… lijevanjem su vjerno reproducirali značajke od nekoliko mikrometara i većih dimenzija", objavili su istraživači u online izdanju Bioinspiration & Biomimetics.

Glavni predložak može se koristiti ili kao matrica za utiskivanje uzorka ili kao kalup. Namjera je upotrijebiti glavnu matricu/kalup za proizvodnju ne samo matrica/kalupa, već i za oblaganje predložaka tako da mogu utisnuti velike površine. Istraživači će vjerojatno proširiti svoj predložak na 30 rožnica puhača.

"Jedna od lijepih stvari kod ovakvog konformnog premaza je to što postaje nanozrnast", rekao je Lakhtakia. "Površina matrice postaje vrlo glatka tako da se polimer vjerojatno neće zalijepiti."

Postoje mnoge biološke površine koje bi mogle stvoriti proizvodne površine za razne primjene. Istraživači trenutno gledaju krila leptira kako bi razumjeli kako površine stvaraju boje bez pigmenta.

"Zanimljivo je da se smaragdni jasenov bušač, kukac koji je nedavno postao problem u Pennsylvaniji, pari se po boji", rekao je Lakhtakia. "Hoće li mamci napravljeni od predložaka kože jasenovog svrdla privući mužjake?"

Popularno po temi