• <abbr id="ck0wi"><source id="ck0wi"></source></abbr>
    <li id="ck0wi"></li>
  • <li id="ck0wi"><dl id="ck0wi"></dl></li><button id="ck0wi"><input id="ck0wi"></input></button>
  • <abbr id="ck0wi"></abbr>
  • <li id="ck0wi"><dl id="ck0wi"></dl></li>
  • ホームページ >

    革新的な発明:クモ糸繊維構造からのヒント

    2022/5/11 20:59:00 10

    クモ糸マイクロファイバー

    ?

    孟濤教授チームは、クモ糸マイクロ繊維の內部に中空構造を構築することで、繊維の集水性を著しく向上させた。研究により,このシミュレーションマイクロファイバサスペンション液滴體積は紡錘節體積の1663倍であり,集水能力の數値は既存の文獻で報告されている數値をはるかに上回っていることが分かった。

    淡水資源の不足はすでに世界社會と経済発展を制約する主要な要素となっている。統計によると、海水資源は地球上のすべての水資源の96.54%を占め、淡水資源は2.53%にすぎず、0.36%の淡水資源だけが人類に直接利用され、どのようにより多くの利用可能な淡水資源を獲得するかは、早急に解決しなければならない問題である。

    最近、國際化學分野の定期刊行物「材料化學學報」A號は西南交通大學孟濤教授チームの研究成果を報告した。この擬似マイクロファイバサスペンション液滴體積は紡錘節體積の1663倍であり,集水能力の數値は既存の文獻で報告されている數値をはるかに上回っている。

    クモ糸繊維構造からのヒント

    現在、水汚染や淡水資源の不足などの問題で、水資源危機はますます注目されている。海水淡水化や廃水処理技術の適用性、簡便性、コスト効果などの問題で、淡水資源を得ることができない場所もある。ここ數年、各分野の科學者たちは自然からインスピレーションを得て、擬生集水技術を研究しようとした。

    自然界では、多くの生物が劣悪な環境に対応する獨特の能力を持っており、長期的な自然選択を経て、一部の生物は霧の中から水分を得て自分の生存を提供することができ、淡水収集システムにおける機能シミュレーション材料の設計と製造にインスピレーションを提供した。これまで,ナノ布砂漠甲蟲の集水メカニズム,サボテンの集水メカニズム,クモ糸の表面集霧メカニズムなどを用いて,対応する擬生集水材料を大量に開発してきた。

    雨上がりの朝や濕った隅では、蜘蛛の巣にきらきらした液滴がたくさんぶら下がっているのがよく見られます。研究によると、実際には、クモの糸は強力な集水機能を持っており、その集水能力は周期的な紡錘節と関節から構成され、紡錘節はランダムに亂雑なナノ繊維から構成され、関節は整列したナノ繊維から構成されている獨特の繊維構造に起因している。乾燥條件から濕潤條件に変換すると、クモ糸の構造が変化して紡錘節(水を貯蔵できる)が現れる。微小な水滴がクモの糸に凝結すると、駆動力によって紡錘節方向に移動し、集水を実現する。

    天然蜘蛛の糸にヒントを得て、研究者たちは蜘蛛の糸の構造を模した微繊維を調製し、大気から淡水を収集する計畫だ。しかし、近年の研究は繊維表面の形態を制御することによって毛細作用力を向上させることに集中しており、この方式は繊維集水性能の向上に限られている。従って、現在、マイクロファイバーの集水能力の向上は依然として持続的な課題である。

    中空マイクロファイバはより優れた集水性能を示す

    これに基づいて、西南交通大學の孟濤教授チームは內部構造から、繊維集水性能の改善方法を探究した。研究の過程で、チームは油水システムと気液システムの微流制御などの技術を試み、大量の実験を展開し、いずれも理想的な効果を達成しなかった。

    最終的に、研究チームは細胞內外の水相區分の構造から啓発され、二水相層流に基づくマイクロフロー制御紡糸技術を用いて、二水相區分効果のメカニズムを利用して、界面で急速に架橋して繊維を形成し、後続物質の拡散と継続反応を阻止し、クモ糸中空マイクロ繊維を形成した。孟濤氏は「我々はクモの糸を模した中空マイクロファイバーとクモの糸を模した実心マイクロファイバーを同じ條件下で比較集水実験を行い、中空構造が繊維の集水性能を強化し、クモの糸を模した中空マイクロファイバーの集水能力がよりよく、より優れていることを証明した」と述べた。

    なぜ、実心紡錘節微繊維に比べて、クモ糸中空微繊維を模倣することで、より優れた液滴懸架能力を示すことができるのだろうか。「中空チャネルの存在により、液滴と繊維との三相接觸線の長さが長くなり、液滴が受ける毛細作用力が増強され、繊維が液滴を吊り下げる能力が向上する」。孟濤氏は、液滴が中空マイクロファイバーに吊り下げられると、中空通路內の液柱が毛細橋を形成し、液柱の両端の半月板狀の凹みが吊り下げた液滴に余分な毛細作用力を提供し、この作用力は吊り下げた液滴の能力を向上させるのに重要な貢獻をすると説明した。

    毛細作用とは、固體表面に対する液體表面の吸引力を指す。液體表面は張りゴム膜に似ており、液面が曲がっていると平らになる傾向がある。「毛細管中の浸潤液體の液面は凹形であり、下の液體に引張力を加えて管壁に沿って液體を上昇させ、上向きの引張力が管內の液柱が受ける重力と等しい場合、管內の液體は上昇を停止し、バランスを達成する」孟濤は例を挙げて、自然界と日常生活の中で多くの毛細現象の例があって、例えば植物莖內のカテーテルは植物體內の極めて細い毛細管で、それは土壌の中の水分を吸い上げることができます。また、レンガの吸水、タオルの汗吸引、チョークのインク吸引はよく見られる毛細現象であり、これらの物體には細い穴が多く、毛細管の役割を果たしている。

    従って、毛細作用力により、クモ糸中空マイクロファイバーの液滴吊り下げ能力を増加させることができ、吊り下げた液滴の體積が大きいほど、単位時間で空気から捕獲される水分が多くなり、マイクロファイバーが空気から水分を採取する効率が向上する。

    用途の広い擬クモ糸微繊維

    現在、クモ糸中空マイクロ繊維の良好な機械的性質を利用して、長期的で大規模な集水を行うことができる。人間は大量のマイクロ繊維を調製し、クモの網狀構造に編み、濕った朝と夕方に空気中の水分を集めることができる。孟濤氏は「このような方法は干ばつの砂漠、水不足の島などの極端な環境にも適用され、淡水不足の需要を満たしている」と紹介した。

    孟濤氏は、紡錘節微繊維の集水分野での応用と革新を促進するため、チームは集水過程における液滴と繊維の相互作用の界面メカニズムと規模化してクモ糸中空微繊維を生産する技術などを系統的に深く研究すると述べた。「また、繊維の集水性能実験は一定濕度の霧の下で行われており、將來の研究では、紡錘節微繊維が濕度の極めて低い環境で水の収集をどのように実現するか、風速、溫度、霧流量などの他の外部條件が集水性能に與える影響を考慮すべきである」。

    この微繊維は集水だけでなく、醫薬、化粧品、環境保護、軍需産業などの分野にも応用できるという。例えば、擬クモ糸中空マイクロ繊維は、傷口塗料として醫薬分野に応用することができる。この材料は生體適合性材料であり、傷口表面を覆うことで余分な傷口滲出液を効果的に吸収し、ゲル保護創面を形成することができる。また、繊維の製造過程で二水相が導入され、繊維はカプセル化酵素、タンパク質の特性を有するため、この繊維は成長因子、抗炎癥、凝固促進類の薬物を傷口敷料として負荷することができ、傷口の創面癒合を加速させる効果を達成することができる。


    • 関連記事

    科學発明:インテリジェントコーティング「晝間の集熱、夜間の冷房」を実現

    新発明
    |
    2022/5/10 14:52:00
    71

    新材料:日本の研究者がナノセルロース紙半導體を開発

    新発明
    |
    2022/5/5 17:00:00
    161

    新材料:マイクロプラスチックによる海洋生態への危害に対応する擬生綿COTTON-SIM研究

    新発明
    |
    2022/5/4 14:37:00
    0

    新しい材料:靜電紡糸は適合しない成分を1本のナノ繊維に混合する

    新発明
    |
    2022/4/28 18:22:00
    2

    大気中の二酸化炭素を炭素繊維に変換する技術

    新発明
    |
    2022/4/27 12:39:00
    3
    次の文章を読みます

    創新發明:來自蜘蛛絲纖維結構的啟示

    孟濤教授團隊通過在仿蛛絲微纖維內部構建中空結構,讓纖維的集水性得到顯著提升。研究發現,該仿生微纖維懸

    主站蜘蛛池模板: 日本一二三精品黑人区| 国产欧美va欧美va香蕉在线| 国产成人8X视频网站入口| 免费A级毛片无码视频| 久久精品.com| 1a级毛片免费观看| 精品无码人妻一区二区三区品| 欧美理论片在线观看一区二区| 扒丝袜永久网址pisiwa| 国产盗摄女厕美女嘘嘘在线观看| 亚洲国产成人片在线观看| yellow视频免费看| 色噜噜狠狠成人中文综合| 无码一区二区三区在线观看 | 美女被无套进入| 男人把大ji巴放进男人免费视频| 日日噜噜夜夜爽爽| 国产成人综合亚洲AV第一页| 亚洲欧美精品午睡沙发| 一级毛片60分钟在线播放久草高清在线 | 精品久久久久中文字幕日本| 日本55丰满熟妇厨房伦| 四虎a456tncom| 久久婷婷国产综合精品| 韩国三级黄色片| 晚上看b站直播软件| 国产精品免费看久久久无码 | 国产美女高清**毛片| 亚洲免费电影网| 91亚洲va在线天线va天堂va国产| 窝窝视频成人影院午夜在线| 成人免费在线视频网站| 国产乱人视频在线播放| 久久大香伊人中文字幕| 美女被免费视频网站a| 娜露温泉无删减视频在线看| 亚洲精品国产成人| 亚洲xxxx18| 日产乱码一卡二卡三免费| 免费人成在线观看69式小视频 | 香蕉视频网页版|