Onderzoekers van de Queensland University of Technology en Griffith University hebben een methode ontwikkeld om kleine haarstrengen om te zetten in koolstofnanodots, die klein zijn, uniforme stippen die een miljoenste van een millimeter zijn. Om de koolstof nanodots te produceren, ze ontwikkelden een proces in twee stappen waarbij de haren werden afgebroken en vervolgens verbrand op 240 graden Celsius.

Universitair hoofddocent Prashant Sonar en professor Ken (Kostya) Ostrikov, die hoofdonderzoekers zijn bij het QUT Center for Materials Science, zei het onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen was het eerste voorbeeld van menselijk haarafval dat werd omgezet in zeer lichtgevend koolstofnanomateriaal waaruit flexibele lichtgevende apparaten werden gefabriceerd.

De verwerkte nanodots werden uniform gedispergeerd in een polymeer en mochten vervolgens zelf assembleren om "nano-eilanden" te vormen, of kleine groepen van de nanodots. De vorming van eilanden behoudt de emissie van een materiaal in de vaste toestand die essentieel is voor het opnemen van enig nanomateriaal in een apparaat.

Deze nano-eilanden werden gebruikt als een actieve laag in OLED-apparaten (Organic Light Emitting Diode).

Het apparaat licht blauw op bij een bescheiden spanning, ongeveer gelijk aan twee of drie potloodbatterijen, op het apparaat is toegepast.

“Afval is een groot probleem, " Professor Sonar zei. "Van menselijk haar afgeleide, op koolstofdots gebaseerde organische lichtemitterende apparaten zouden kunnen worden gebruikt voor sommige binnentoepassingen, zoals slimme verpakkingen.

Hij ging verder, "Ze kunnen ook worden gebruikt waar een kleine lichtbron nodig is, zoals in borden of in slimme banden, en kunnen worden gebruikt in medische apparaten vanwege de niet-toxiciteit van het materiaal."

doctoraat student Amandeep Singh Pannu zei vanaf het begin van zijn promotieonderzoek heel graag afval te willen gebruiken en er een waardevol materiaal van te maken.

Professor Sonar zei dat er veel toepassingen kunnen zijn voor kleine en goedkope flexibele OLED-schermen op Internet of Things (IoT)-apparaten.

Een hypothetisch voorbeeld is een slimme melkfles, met een ingebouwde sensor om een ​​realtime update van de houdbaarheid van de melk te geven, met die informatie op een scherm aan de buitenkant.

Professor Sonar zei dat de reden waarom de onderzoekers haar kozen om koolstofstippen te extraheren, in plaats van iets anders, was dat haren een natuurlijke bron van koolstof en stikstof waren, die sleutelelementen zijn om lichtemitterende deeltjes te verkrijgen. Een andere factor was dat het vinden van een praktische toepassing voor afvalhaar zou kunnen voorkomen dat het op de vuilstort belandt.

Menselijk haar bestaat uit eiwitten (polymeren van aminozuren), waaronder keratine, die bij gecontroleerde verwarming afbreekt. Het materiaal dat overblijft na verwarming heeft zowel koolstof als stikstof ingebed in zijn moleculaire structuur, waardoor het gunstige elektronische eigenschappen heeft.

Professor Sonar zei dat de koolstofnanodots geproduceerd uit mensenhaar niet helder genoeg gloeiden om in televisieschermen te kunnen worden gebruikt, maar in een reeks flexibele schermen kunnen worden gebruikt, van draagbare apparaten tot slimme verpakkingen.

"We hebben bewezen dat het werkt voor mensenhaar. We zijn nu geïnteresseerd of we dezelfde resultaten kunnen krijgen met dierlijk haar, " Professor Sonar zei:

"Misschien zouden we flexibele OLED's kunnen maken met kleine strengen wol van schapen of overgebleven hondenhaar van trimsalons."

Singh zal zijn onderzoekswerk in deze richting voortzetten onder professor Ostrikov en Sonar om meer mogelijkheden te verkennen voor het gebruik van deze koolstofnanostructuren voor toekomstige elektronica en onderliggende nanowetenschap.

Professor Sonar, Professor Ostrikov, en het team van onderzoekers, waaronder de heer Singh, en in samenwerking met professor Qin Li van de Griffith University, hebben ook verder onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Duurzame materialen en technologieën on how carbon dots made from human hair could also be used to develop a sensor that can perform real-time monitoring of chloroform levels in water treatment systems.

Chloroform is one of the by-products when chlorine is used for water disinfection. The World Health Organization (WHO) has set a safe limit of chloroform of less than 300 parts per billion in drinking water.

Professor Sonar said the research had found the carbon dots made from human hair responded to the presence of chloroform with high sensitivity and selectivity.

"The creation of valuable material from human hair waste that has potential uses in both display and sensing opens up an opportunity towards a circular economy and sustainable material technology, " hij zei.