Zombie-Cyborg Holz kann dazu führen, Nachtsicht-Kameras besser
Eine neue so genannte Cyberwood, die weiterhin auch nach seinen Lebensunterhalt arbeiten Komponenten sterben zu technologischen Fortschritten in thermische Nachtsicht-Kameras und Temperatursensoren führen könnte.
Diese "Zombie" Cyborg-Holz ist ein Hybridmaterial aus Tabak geschnürt mit teensy Carbon-Rohren hergestellt, und die ganze Apparat kann wie ein Wärmemelder handeln, selbst nachdem die Pflanzenzellen umgekommen.
Derzeit, spüren elektronische Thermometer und Wärmebildkameras Nachtsicht-Wärme mithilfe von Materialien, deren elektrischer Leitfähigkeit ändert, als die Temperatur ändert. Die verfügbaren Materialien am besten Wärme-Erkennung ändern Sie jetzt ihre elektrischen Leitfähigkeit nur um wenige Prozent pro Grad Temperaturänderung.
Im Gegensatz dazu ist die neue Cyberwood, die die Wissenschaftler erstellt Hunderte Male schneller auf Veränderungen in der Temperatur als die besten künstlichen Materialien, die derzeit in Wärmemelder verwendet. Proben von Cyberwood waren empfindlich genug, um Menschen aus nur ihre Körperwärme aus einer Entfernung von bis zu 31,5 Zoll (80 Zentimeter) entfernt zu erkennen. [Biomimetik: 7 clevere Technologien von der Natur inspiriert]
Herstellung cyberwood
Frühere Forschung hatten ergeben, dass lebende Pflanzen besonders empfindlich auf Temperaturschwankungen sind. Ihre Empfindlichkeit basiert auf das Verhalten von Chemikalien in die Zellwände der Pflanzen. Jedoch verschwindet diese Empfindlichkeit nach der Zellen sterben.
Um ein Material zu erstellen, mit dem Potenzial, wie Pflanzen, Wissenschaftler temperaturempfindliche werden bewässert Tabakzellen mit einer Lösung mit Kohlenstoff-Nanoröhren, beladen hohle Rohre nur Nanometer (Milliardstel Meter) im Durchmesser. Obwohl Kohlenstoff-Nanoröhren nur über die Breite des einen DNA-Strang, sind sie etwa 100-mal stärker als Stahl und nur ein Sechstel so schwer. Darüber hinaus Rivalen ihre leitenden Eigenschaften für Strom und Wärme von den besten Metall Dirigenten.
Die Kohlenstoff-Nanoröhren ein komplexes Netzwerk unter den Pflanzenzellen gebildet und teilweise infiltriert die pflanzlichen Zellwände. Die daraus resultierende Cyberwood eine mikroskopische Struktur verfügt, die aus Naturholz und mechanische Eigenschaften ähnlich denen von Balsam Tanne, Kiefer, eine Art ähnelt, sagten die Forscher in der neuen Studie.
"Wir wollen keine Pflanzen mit Nanotechnologie Ingenieur — wir lassen Pflanzenzellen Nanoengineering, tun", sagte Co-Studienautor Chiara Daraio, Materialwissenschaftler an der ETH Zürich. "Anstatt zu versuchen, Unterkünfte gefunden in biologischen Systemen zu imitieren, erlauben wir biologische Systeme, neue Materialien für uns, mit Eigenschaften nicht erreichbare vor in künstlichen Materialien zu fabrizieren."
Die Kohlenstoff-Nanoröhren diente als permanent elektrisch leitfähige Bahnen, die für Wasser ersetzt, nachdem der Cyberwood entwässert, seine einzigartigen Eigenschaften zu stabilisieren, sogar nachdem die Pflanzenzellen gestorben.
"Es ist möglich zu verewigen, in composite-Materialien kombinieren, die biologischen und synthetische Elemente, Eigenschaften, die häufig nur in lebenden Pflanzen," Daraio erzählte Leben Wissenschaft. [Unglaubliche Tech: wie entwirft man Leben im Labor]
Die Cyberwood erwies sich außerordentlich empfindlich auf Temperatur, mit seiner elektrischen Leitfähigkeit ändern um rund 1.730 Prozent pro Änderung 1,8 Grad Fahrenheit (Wechsel 1 Grad Celsius) bei über Raumtemperatur. Diese Temperaturempfindlichkeit funktioniert am besten bei Temperaturen unter dem Siedepunkt des Wassers, 212 Grad F (100 Grad C), wonach die Cyberwood Struktur begann zu entwirren.
"Die Cyberwood Reaktion auf Temperaturänderungen war so extrem, dass wir zunächst nicht glauben konnte, die Daten", sagte Daraio.
Zukünftige Cyberwood Geräte
Die Kohlenstoff-Nanoröhren in der Cyberwood bleiben hoch elektrisch leitfähig. Dies deutet darauf hin, dass Materialien wie Cyberwood — ein Exemplar der nennen die Forscher "Pflanze Nanobionik" – könnte die Forscher sagten, elektronische Schaltungen für den Einsatz in Geräten, angeschlossen werden.
"Die Erstellung von Nanobionic Materialien, abgeleitet durch die Kombination von lebenden Zellen mit synthetischen Nanostrukturen, einem aufstrebenden Gebiet der Forschung, bietet zahlreiche Möglichkeiten zum Erstellen von Materialien mit Eigenschaften bisher nur in biologischem Material gefunden wird," sagte Daraio.
Die Wissenschaftler fanden auch, dass Feuchtigkeit Cyberwood der elektrischen Reaktion auf Veränderungen in der Temperatur beeinflusst. Dies deutet darauf hin, dass ein Material wie Cyberwood verwendet werden könnte, als einen Temperatursensor, solange die Luftfeuchtigkeit konstant gehalten wird, sowie einem Feuchtesensor, solange die Temperatur konstant gehalten wird.
Cyberwood selbst kann nicht das Material, das in Zukunft Geräte letztendlich landet. Stattdessen mithilfe von Cyberwood zu verstehen, warum die Pflanzen so temperaturempfindlich sind Wissenschaftler "jetzt Hoffnung, aus Pflanzen relevanter Moleküle um neue Materialien mit einem skalierbar und wirtschaftlich Syntheseverfahren, erstellen, gewinnen zu können", sagte Daraio.
"Zum Beispiel, wir uns vorstellen, Erstellung von Materialien mit ebenso extremen Temperaturempfindlichkeit, die auch flexibler, transparenter und sogar biokompatibel sein könnte," Daraio hinzugefügt. "Diese neuen Materialien könnten dann verwendet, um erschwingliche Wärmebildkameras für die Nachtsicht zu erstellen, oder in neuen Temperatursensoren für biomedizinische Anwendungen oder als Sensoren eingebettet in verbrauchernahen Produkten."
Daraio und ihre Kollegen Raffaele Di Giacomo Swiss Federal Institute of Technology und Bruno Maresca der Universität von Salerno in Italien detailliert ihre Ergebnisse online 30. März die Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences.
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