Los científicos de la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur NTU Singapur han creado un material similar al papel derivado del polen que se dobla y se curva en respuesta a los niveles cambiantes de humedad ambiental.
La capacidad de este artículo hecho de polen para alterar sus características mecánicas en respuesta a estímulos externos puede hacerlo útil en una amplia gama de aplicaciones, incluidos robots blandos, sensores, músculos artificiales y generadores eléctricos.
Combinado con la impresión digital, el papel de polen puede ser prometedor para la fabricación de una nueva generación de actuadores naturales programables, componentes en una máquina que son responsables de mover y controlar un mecanismo.
Los resultados, publicados en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias esta semana, muestre cómo el equipo de NTU Singapur formuló el documento utilizando granos de polen suavizados.
demostraron las propiedades del papel a base de polen al doblarlo en una flor que 'florece' en presencia de vapor de agua. También mostraron que las propiedades físicas del material de polen se pueden ajustar, con una tira de papel a base de polencapaz de 'caminar'.
Los autores correspondientes de este documento son el Profesor Asistente Song Juha de la Escuela de Ingeniería Química y Biomédica, y el Profesor Cho Nam-Joon y el Profesor Subra Suresh de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales en NTU.
El profesor universitario distinguido de NTU, Subra Suresh, quien también es presidente de NTU, dijo: "Se ha avanzado mucho en el desarrollo de sensores y actuadores bioinspirados basados en materiales sintéticos de ingeniería, pero estos materiales tienen limitaciones tales como problemas con la sostenibilidad ambiental y relativamentealto costo. Sigue existiendo una necesidad crítica de incorporar materiales rentables y ecológicos. Así como los conos de pino abren y cierran sus escamas dependiendo de la cantidad de humedad en el aire, nuestro equipo de investigación de NTU ha demostrado que el papel de polen creado de forma naturallos abundantes granos de polen responden como un actuador a los cambios en la humedad ambiental "
El profesor de NTU Cho Nam-Joon, que ocupa la Cátedra de la Sociedad de Investigación de Materiales de Singapur en Ciencia e Ingeniería de Materiales, dijo: "Estos hallazgos se basan en el trabajo reciente de nuestro equipo de NTU, en el que mostramos cómo se pueden convertir los granos de polen duroen partículas de microgel blandas que alteran sus propiedades en respuesta a estímulos externos. Este proceso también hace que el polen y los productos que creamos a partir de él, no sean alergénicos ".
papel de polen que se dobla, voltea y mueve
Para formar el papel, el equipo de NTU primero transformó los granos de polen ultrarresistentes de los girasoles en un material flexible similar a un gel a través de un proceso similar a la fabricación de jabón convencional. Este proceso incluye la eliminación del cemento de polen a base de aceite pegajoso querecubre la superficie del grano, antes de incubar el polen en condiciones alcalinas durante horas.
El material similar al gel resultante se moldea en un molde y se deja secar, formando un material similar al papel. Mediante microscopía electrónica de barrido, los científicos observaron que el papel a base de polen comprende capas alternas de partículas de polen, con la parte superiorcapa significativamente más áspera que la capa inferior.
La superficie superior del papel de polen, que parece esmerilado a simple vista, mostró restos de los distintos picos de los granos de polen de girasol, lo que contribuye a su aspereza. La superficie inferior, que tiene un acabado superficial similar al espejo, era relativamentemás suave
Esta diferencia estructural en las capas de partículas de polen significa que, en presencia de vapor de agua, el papel comienza a doblarse y, en condiciones secas, se dobla. Los ciclos repetidos de condiciones húmedas y secas hacen que el papel realice un movimiento de volteo con el tiempo.
El profesor asistente de NTU Song Juha explicó: "Durante la absorción de agua o vapor de agua, las partículas de polen en el papel se hinchan y expanden. Debido a la diferencia estructural en las capas de partículas de polen, el papel se hincha de manera diferente en diferentes partes. Esto induce tensiones internasa través del grosor del papel, lo que lo obliga a doblarse "
Para demostrar que es posible personalizar la capacidad de respuesta al vapor de agua del papel de polen, el equipo ajustó los parámetros de procesamiento, principalmente el tiempo de incubación alcalina de los granos de polen. Se unieron a dos muestras de papel de polen, cada una preparada en diferentes tiempos de incubación 3horas y 12 horas, para formar una tira de papel de polen bimaterial con un límite visible.
Cuando el papel de polen bimaterial se expuso a un ciclo húmedo-seco, las diferentes reacciones de las muestras de papel de polen a la humedad hicieron que el papel 'caminara' como una oruga que se mueve al expandirse y contraerse alternativamente su cuerpo blando.
Los científicos también demostraron la posible aplicación de papel de polen como un robot blando de accionamiento automático a través de una flor hecha de papel de polen que 'florece' a través de la absorción gradual de vapor de agua.
El profesor Suresh dijo: "El papel de polen que hemos desarrollado muestra una fuerte actuación mecánica a medida que cambia la humedad. Este material natural muestra potencial para desarrollar un amplio espectro de sistemas de actuación con propiedades personalizadas para diferentes necesidades funcionales".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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