Önbeálló napelemek a gekkók lábának mintájára

A Harvard Egyetem tudósai kifejlesztettek egy anyagot, ami beprogramozható oly módon, hogy különböző ingerek, többek között fény hatására mozgást végezzen.

A csoport úgy véli, az anyag egyik alkalmazási területe lehet a beépített mikroszerkezetekkel ellátott napelem, amely energia bevitele nélkül követi a nap mozgását. A hő, a fény és a nedvesség hatására ellenőrizhető módon reagáló anyagok fejlesztése során a Wyss Intézet tudósait azok a dinamikus mikroszerkezetek ihlették meg, amelyek lehetővé teszik, hogy a gekkó lába számos különböző felszínen képes legyen megtapadni. A Harvard Egyetem Wyss Intézetének biológiai eredetű témákkal foglalkozó mérnöki részlege, valamint a John A. Paulsonról elnevezett mérnöki és alkalmazott tudományokat oktató iskola (SEAS) olyan folyadékkristály elasztomer (LCE) néven ismert anyagot hozott létre, amelyet szerintük be lehet programozni arra, hogy fény hatására mozgást végezzen.

Az egyik olyan alkalmazás, amely ennek a felfedezésnek köszönhetően válhat lehetővé, a fény hatására adott válaszként elmozdulásra tervezett anyag. A kutatók szerint az ilyen anyagból felépített mikroszerkezet beépíthető napelembe, és a napelem energia bevitele nélkül képes követni a nap mozgását az égbolton. A kutatókat az ihlette az anyag megalkotására, hogy hasonló funkciókat figyeltek meg a természetben, például a gekkó lábának alsó részén található szőrszerű képződményeket vagy keratinszőröket; ezek rendkívül rugalmas összetételűek, és így az állat képes számos különböző felületen is megkapaszkodni.

A folyadékkristály elasztomerek, amelyekről Multiresponsive polymeric microstructures with encoded predetermined and self-regulated deformability címen az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának folyóirata tett közzé cikket, hő, a fény és a nedvesség hatására – meghatározott kémiai összetételüknek és anyaguk tulajdonságainak megfelelően – képesek változtatni, módosítani az alakjukat. Amikor a folyadékkristály elasztomerek előállítása alatt az elővegyületeket mágneses mező hatásának tették ki, a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy képesek előre meghatározni a hő hatására bekövetkező deformációt, és hogy normál hőmérsékleten az anyag újra felveszi a kiinduláskori alakját. A folyadékkristály elasztomerek hő hatására deformálódnak, és a Harvard Wyss Intézete úgy találta, hogy a deformáció során felvett alak meghatározható a létrehozás során alkalmazott különböző mágneses mezők révén.

A Harvard csoportja által felvetett önbeálló, fény követésére képes napelem ötlete a folyadékkristály elasztomerek egy másik csoportján alapszik, amelyet oly módon programoznak, hogy a fényre adott válaszként újrakonfigurálja magát. „Amikor a szerkezetet egy bizonyos irányból világították meg, a fény felé néző rész összehúzódott, ennek eredményeként az egész szerkezet a fény irányába fordult” – magyarázták a kutatók. „Az ilyen típusú önszabályozó mozgás teszi lehetővé, hogy a folyadékkristály elasztomerek a környezetükben jelentkező hatásokra adott válaszként deformálódjanak, és folyamatosan új helyzetet vegyenek fel, ily módon kövessék a fény irányát.”

A kutatók különböző más lehetséges alkalmazási területeket is feltártak, beleértve a titkosítás, a robotika és a ragasztóanyagok témaköreit. A laboratórium arra számít, hogy további, még szélesebb felhasználási területeket is felfedeznek, miközben folytatják munkájukat és gyarapítják a folyadékkristály elasztomerekre vonatkozó ismereteinket, írta az mnnsz.hu.

„A Wyss Intézet alapvető értékei közé tartozik a hogyan működik a természet alapkérdés feltétele, valamint annak megválaszolása, hogy van-e mód a biológiai szerkezetek és folyamatok laboratóriumi körülmények között történő lemásolására” – jelezte az intézet finanszírozásért felelős igazgatója, Donald Ingber. „[Ez] gyakran olyan innovációkat eredményez, amelyek nem csupán egyenértékűek a természetben talált lehetőségekkel, de továbbfejlesztésük olyan új anyagok és eszközök megalkotásához vezethet, amelyek más úton nem jöhettek volna létre.”

Ajánlott tartalom

Jelentős az érdeklődés a Zöld Otthon Program iránt

Jelentős az érdeklődés a Növekedési Hitelprogram (Nhp) részeként októberben elindult Zöld Otthon Program iránt - közölték a pénzintézetek az MTI érdeklődésére.