Исследователи создали из пыльцы материал в виде бумаги, который изгибается и скручивается в ответ на изменение условий окружающей среды.
В настоящее время разработано множество сенсоров и исполнительных механизмов на основе искусственных синтетических материалов, но они имеют достаточно высокую стоимость и не являются экологичными. Поэтому материаловеды из Наньянского технологического университета решили создать материал из твердых зерен растительной пыльцы.
Для изготовления бумаги ученые сначала превратили крошечные зерна пыльцы подсолнечника в гибкий, гелеобразный материал. В ходе процесса, похожего на производство мыла, команда удалила с зерен липкое маслянистое покрытие, а затем поместила их на несколько часов в щелочной раствор. После дальнейшей отливки и сушки полученного микрогеля образуется материал похожий на бумагу.
Используя сканирующую электронную микроскопию, ученые обнаружили, что эта бумага состоит из чередующихся слоев частиц пыльцы, причем верхний слой значительно грубее нижнего. При контакте с водой или паром эти частицы пыльцы в материале набухают и расширяются, но из-за структурных различий делают это по-разному. Неравномерные изменения вызывают внутренние напряжение через толщину бумаги, что заставляет ее сгибаться.
Для демонстрации свойств материала на основе пыльцы команда сложила его в цветок, который раскрывался под действием водяного пара. Ученые также показали, что физические свойства бумаги можно регулировать с помощью выдержки в щелочном растворе и комбинации нескольких слоев. Например, двухслойная полоска материала может самостоятельно перекатываться или двигаться, как гусеница, попеременно расширяясь и сжимаясь.
По словам материаловедов, этот природный материал демонстрирует потенциал для разработки широкого спектра исполнительных систем с индивидуальными свойствами для различных функциональных потребностей, включая мягких роботов, сенсоры, искусственные мышцы и электрические генераторы.
Недавно ученые также изготовили пленочный материал, который преобразует естественный солнечный свет в механическую работу без дополнительного оборудования.
текст: Илья Бауэр, фото и видео: Nanyang Technological University