Hightech-Teppiche, inspiriert von Eisbärenfell, könnten zu neuen klebrigen und isolierenden Oberflächen führen.

Hightech-Teppiche, die von Eisbärenfell und Gecko-Füßen inspiriert sind, können zu neuen klebrigen oder isolierenden Oberflächen führen.

Ingenieure haben eine hochmoderne Methode entwickelt, um Arrays aus Nanofasern herzustellen, die von Materialien aus der Natur inspiriert sind.

Sie könnten uns Beschichtungen bringen, die klebrig, abweisend, isolierend oder sogar lichtemittierend sind.

Studieren Sie den Senior-Autor Joerg Lahann, Professor für Chemieingenieurwesen an der University of Michigan, und sagte: „Das ist so weit von allem entfernt, was ich je gesehen habe, dass ich es für unmöglich gehalten hätte.

Fast zufällig entdeckten die Forscher eine neue Methode, um Faserreihen herzustellen, die hundertmal dünner sind als ein menschliches Haar.

Die Eisbärenhaare sind so strukturiert, dass sie Licht hereinlassen und gleichzeitig verhindern, dass Wärme entweicht. Wasserabweisende Lotusblätter sind mit mikroskopisch kleinen wachsartigen Tubuli beschichtet.

Und die nanoskaligen Haare auf dem Boden von schwerkraftabweisenden Gecko-Füßen kommen anderen Oberflächen so nahe, dass atomare Anziehungskräfte ins Spiel kommen.

Forscher, die solche „Superkräfte“ und mehr nachahmen wollen, brauchten einen Weg, um die winzigen Arrays zu erstellen, die die Arbeit verrichten.

Prof. Lahann sagte: „Grundsätzlich ist dies eine ganz andere Art der Herstellung von Nanofaser-Arrays“.

Die Forscher haben gezeigt, dass ihre Nanofasern Wasser abstoßen wie Lotusblätter.

Sie wuchsen gerade und geschwungene Fasern und testeten, wie sie wie Klettverschluss zusammenkamen – und fanden heraus, dass im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn gedrehte Fasern enger zusammengestrickt waren als zwei Reihen von geraden Fasern.

Sie experimentierten auch mit optischen Eigenschaften, wodurch ein Material entstand, das glühte.

Das Team glaubt, dass es möglich sein wird, eine Struktur zu schaffen, die wie Eisbärenfell funktioniert, mit einzelnen Fasern, die so strukturiert sind, dass sie das Licht leiten.

Aber molekulare Teppiche waren nicht der ursprüngliche Plan.

Die Gruppe von Prof. Lahann arbeitete mit der von Nicholas Abbott, damals Professor für Chemieingenieurwesen an der University of Wisconsin-Madison, zusammen, um dünne Schichten aus kettenförmigen Molekülen, sogenannte Polymere, auf Flüssigkristalle aufzubringen.

Flüssigkristalle sind am besten bekannt für ihre Verwendung in Displays wie Fernsehern und Computern.

Sie versuchten, Sensoren herzustellen, die einzelne Moleküle erkennen konnten.

Prof. Lahann lieferte die Expertise in der Herstellung von Dünnschichten, während Prof. Abbott das Design und die Herstellung der Flüssigkristalle leitete.

In typischen Experimenten verdampft die Gruppe von Prof. Lahann einzelne Glieder in der Kette und überreden sie, sich auf Oberflächen zu konzentrieren.

Aber die dünnen Polymerfilme materialisierten sich manchmal nicht wie erwartet.

Prof. Abbott sagte: Die Entdeckung bestärkt mich in meiner Ansicht, dass die besten Fortschritte in Wissenschaft und Technik erzielt werden, wenn die Dinge nicht wie geplant laufen.

„Man muss nur wachsam sein und gescheiterte Experimente als Chance betrachten.

Anstatt die Oberseite des Flüssigkristalls zu beschichten, schlugen die Glieder in die Flüssigkeit und verbanden sich auf dem Glasschieber miteinander. Der Flüssigkristall führte dann die Formen der von unten nach oben wachsenden Nanofasern und bildete so nanoskalige Teppiche.

Prof. Abbott sagte: „Ein Flüssigkristall ist ein relativ ungeordnetes Fluid, aber er kann die Bildung von Nanofasern mit bemerkenswert gut definierten Längen und Durchmessern vorgeben.

Und sie haben nicht nur gerade Stränge gemacht. Je nach Flüssigkristall können sie gebogene Fasern erzeugen, wie mikroskopische Bananen oder Treppen.

Prof. Lahann fügte hinzu: „Wir haben viel Kontrolle über die Chemie, die Art der Fasern, die Architektur der Fasern und wie wir sie ablegen.

Das erhöht die Art und Weise, wie wir Oberflächen jetzt konstruieren können, wirklich um ein Vielfaches, nicht nur mit dünnen zweidimensionalen Schichten, sondern auch in drei Dimensionen“.

Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Teilen Ist Liebe! ❤

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

shares