Обычно для обработки металла требуются очень высокая температура и давление, но ученые из Сингапура продемонстрировали способ создания очень чистых металлических конструкций при комнатной температуре. Он вдохновлен экзоскелетами крабов и насекомых.
Со времен кузнецов, использующих печи и наковальни, до огромных энергоемких промышленных предприятий сегодня, сгибание металлов по нашему желанию требует большого количества тепла, энергии и усилий. Но, как и во многих других случаях, природа, возможно, давно нашла способ.
Металлические соединения иногда встречаются в прочных экзоскелетах членистоногих, таких как крабы, омары, насекомые и пауки. Эти панцири в основном состоят из прочного белка, называемого хитином, который затвердевает при дублении и дегидратации. Хитин и другие родственные молекулы, такие как хитозан, могут затем втягивать металлические частицы из окружающей среды, чтобы укрепить панцири животных.
Теперь ученые Сингапурского университета технологий и дизайна (SUTD) использовали эту способность для изготовления металлических конструкций при комнатной температуре и давлении. Исследователи составили коллоидные смеси металлов, а затем вылили их в небольшое количество растворенного в воде хитозана.
По мере того, как вода испаряется из смеси, молекулы хитозана начинают стягивать частицы металла вместе, аналогично способ понять, как это работает у этих бронированных животных.
Конечный результат — сплошной кусок металла желаемой формы с чистотой 99,5%. Эти структуры не только обладают свойствами металлов, включая хорошую электропроводность, но, что еще более интересно, они по-прежнему совместимы с другими биоматериалами, даже с небольшим количеством добавленного хитозана. Это означает, что их можно включать в такие материалы, как древесина и целлюлоза.
Хотя металлы, полученные этим методом, не особенно прочны, команда говорит, что это все еще может быть полезным способом изготовления некоторых металлических компонентов для электроники. Следующий шаг — дальнейшее развитие процесса для создания биоразлагаемых электронных компонентов.
Исследование было опубликовано в журнале Advanced Functional Materials. Команда демонстрирует технику в видео ниже.
Производство электропроводящих биологических объектов в условиях окружающей среды
