به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از تارنمای فیز، محققان دانشگاه فناوری و کشاورزی توکیو (TUAT) در ژاپن گزینه‌های جدیدی برای ساخت مواد نرم و انعطاف‌پذیر به نام هیدروژل ارائه کردند. آنها با استفاده از فناوری نوظهوری با عنوان هیدروژل کیری‌گامی (Kirigami)، ساختاری با قابلیت متورم شدن ساختند.
کیری‌گامی هنر سنتی ژاپن و نوعی از اوریگامی است. در این هنر، فرد هنرمند با بریدن کاغذ به ساختن اثر می‌پردازد. کیری به معنی بریدن و گامی به معنای کاغذ است. کیری‌گامی‌ها به طور معمول دارای تقارن هستند.
هیدروژل‌ها دارای شبکه‌ای از مولکول‌های جاذب آب (آب دوست) هستند که به ساختار آنها اجازه می دهند در هنگام قرار گرفتن در معرض آب به میزان قابل توجهی متورم شوند. آب در میان شبکه مولکولی آنها قرار می‌گیرد. دو محقق به نام‌های دایسوک ناکاگاوا و ایتو هاناساکی، کار خود را با یک فیلم خشک از جنس نانوالیاف سلولزی آغاز کردند که ماده طبیعی بسیاری از گیاهان بوده و در دیواره سلولی گیاهی یافت می‌شود.
آنها از پردازش لیزر برای برش این سازه‌ها استفاده کردند و سپس آب به این فیلم‌ها اضافه شد تا متورم شوند. طراحی ویژه این الگوهای کریگامی موجب می‌شود تا آنها با قرار گرفتن در معرض آب تغییر شکل دهند، به طوری که هنگام کشش در جهت طولی، که به آن خاصیت اکستیک یا پادکشسان گفته می‌شود، عرض ساختار نیز افزایش می‌یابد. این خاصیت اکستیک موجب می‌شود که ضخامت ساختار مورد نظر با قرار گرفتن در معرض آب، افزایش یابد.
ایتو هاناساکی از محققان این تیم تحقیقاتی گفت: از نظر لغوی کیری‌گامی به معنای طراحی با کمک برش زدن کاغذها است. ساختار دو بعدی که ما ارائه کردیم با کمک این روش ایجاد شد و در صورت وجود آب در محیط، آن را جذب می کند و به صورت سه بعدی متورم می‌شود. بسیار مهم است که این ساختار پیش از استفاده، خشک نگه داشته شود. این هیدروژل به گونه‌ای طراحی شده که بعد از جذب آب ساختار جدید به وجود آمده را می‌پذیرد. این ویژگی برای طراحی هوشمند مواد مهم هستند.
وی افزود: از این فناوری می‌توان برای ساخت قطعات رباتیک نرم استفاده کرد که به طراحان اجازه می‌دهد تا ساختاری پاسخگو و منعطف ایجاد نمایند که قادر به تعامل با اجسام پیرامون باشد.
این محقق تاکید کرد: این هیدروژل‌ها همچنین برای کاربردهای پزشکی از جمله مهندسی بافت، پانسمان زخم و سیستم‌های تحویل دارو مناسب هستند.
نظر شما