Ingenieurs hebben een manier bedacht om extreem dunne draden van plantaardig materiaal te spuiten die kunnen worden gebruikt in N95-maskerfilters, apparaten die energie oogsten voor elektriciteit, en mogelijk de creatie van menselijke organen.

De methode omvat het sproeien van methylcellulose, een hernieuwbaar plastic materiaal afgeleid van plantaardige cellulose, op 3D-geprinte en andere objecten variërend van elektronica tot planten, volgens een door Rutgers geleide studie in het tijdschrift Materialen Horizons .

"Dit zou de eerste stap kunnen zijn in de richting van 3D-productie van orgels met dezelfde verbazingwekkende eigenschappen als die in de natuur, " zei senior auteur Jonathan P. Singer, een assistent-professor bij de afdeling Mechanische en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de School of Engineering aan de Rutgers University-New Brunswick. "Op korte termijn N95-maskers zijn in trek als persoonlijke beschermingsmiddelen tijdens de COVID-19-pandemie, en onze spuitmethode zou een ander niveau van opname kunnen toevoegen om filters effectiever te maken. Ook elektronica zoals LED's en energieoogstmachines kunnen hiervan profiteren."

Dunne draden (nanodraden) gemaakt van zachte materie hebben vele toepassingen, inclusief de trilhaartjes die onze longen schoon houden en de setae (borstelige structuren) waarmee gekko's muren kunnen vastgrijpen. Dergelijke draden zijn ook gebruikt in kleine oogstmachines voor tribo-elektrische energie, met toekomstige voorbeelden, mogelijk inclusief strips die op schoenen zijn gelamineerd om een ​​mobiele telefoon op te laden en een deurkruksensor die een alarm inschakelt.

Terwijl mensen weten hoe ze nanodraden moeten maken sinds de komst van suikerspinsmeltspinners, het beheersen van het proces is altijd beperkt geweest. De barrière was het onvermogen om dergelijke draden te spuiten in plaats van te draaien.

Singer's hybride micro/nanofabricage laboratorium, in samenwerking met ingenieurs van Binghamton University, onthulde de fundamentele fysica om dergelijke sprays te maken. Met methylcellulose, ze hebben "bossen" en schuimen van nanodraden gecreëerd die op 3D-objecten kunnen worden gecoat. Ze toonden ook aan dat gouden nanodeeltjes kunnen worden ingebed in draden voor optische detectie en kleuring.