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Tropische Pflanze inspiriert Super-Rutsch-Beschichtung für den medizinischen Einsatz
Chemieingenieure haben sich dem exotischen Fleisch fressenden Pflanzenleben zugewandt, um Material zu entwickeln, das sich als Beschichtung für medizinische Geräte eignet.
Die Krugpflanze - die fleischfressend ist, indem sie Tiere in Blättern fängt und verdaut, die Trompeten oder kleinen Krügen ähneln - hat eine sehr glatte Oberfläche, die ihre Beute davon abhält zu entkommen.
Diese Oberfläche kann Flüssigkeiten und Verunreinigungen abweisen, fanden die Wissenschaftler der Harvard University, und sie haben selbstheilende Eigenschaften, wenn sie zerkratzt werden.
Sie ahmten diese Effekte in ihrer Arbeit nach, um eine transparente Beschichtung zu entwickeln, die sie SLIPS (rutschige Flüssigkeit-infundierte poröse Oberfläche) nennen, was in den letzten Auszeichnungen des Institute of Chemical Engineers, die Ende 2013 in die engere Auswahl kamen, aufgenommen wurde.
Erstveröffentlichung ihrer Arbeit in NaturIm Jahr 2011 gelang es den Forschern, ein Jahrzehnt ähnlicher Forschung voranzutreiben, in der die Lotuspflanze als Inspiration für ihre "natürlichen, nicht benetzenden Strukturen" verwendet wurde.
Während dieser Fortschritt in der chemischen Technik die Entwicklung von flüssigkeitsabweisenden mikrotexturierten Oberflächen inspiriert hatte, waren diese "immer noch mit Problemen behaftet, die ihre praktischen Anwendungen einschränken", einschließlich der Tatsache, dass sie nicht in der Lage sind, sich selbst zu heilen.
Medizinische Schlauchanwendung
Die fleischfressende Kannenpflanze, die wie ein kleiner Krug geformt ist und eine glatte innere Oberfläche hat, hat den Wissenschaftlern Inspiration für eine supergleitfähige Beschichtung für medizinische Geräte gegeben.
Wenn man sich von der inneren Oberfläche der Kannenpflanze inspirieren ließ, um die Eigenschaften des neuen Materials zu entwickeln, bedeutete dies jedoch, dass es zum Beschichten der Innenseite von medizinischen Schläuchen, wie Kathetern und Bluttransfusionssystemen, verwendet werden konnte, um den Durchfluss und die Sterilität von Flüssigkeiten zu verbessern Sie.
Die Wissenschaftler schufen ihre superglitschige Oberfläche, indem sie ein "nano / mikrostrukturiertes poröses Material" mit einer Schmierflüssigkeit infundierten.
Sie sagen, ihr Ansatz sei nicht teuer, da sie "auf verschiedene kostengünstige strukturierte Materialien mit geringer Oberflächenenergie (wie poröse Teflon-Membranen) anwendbar sind".
Die Chemieingenieure nennen ihrem neuen Material eine Reihe bemerkenswerter Eigenschaften, die:
- Repellen Sie verschiedene einfache und komplexe Flüssigkeiten (Wasser, Kohlenwasserstoffe, Rohöl und Blut)
- Schnelle Wiederherstellung der Flüssigkeitsabweisung nach physikalischen Schäden (in weniger als 1 Sekunde)
- Eishaftung widerstehen, und
- Funktion bei hohen Drücken (bis etwa 680 Atmosphären).
David Brown, Chief Executive des Institute of Chemical Engineers, kommentiert die Innovation in der engeren Wahl: "Einige bestehende Beschichtungen haben Einschränkungen, einschließlich Kontamination und Abbau durch Schadstoffe, fehlende Selbstheilungskräfte und Schadenstoleranz."
Dr. Brown fügt hinzu:
"Durch die Nachahmung der Hautstruktur der Krugpflanze heilt die neue Beschichtung der Harvard University fast augenblicklich selbst wenn sie mit einem Messer oder einer Klinge abgeschabt wird.
Es ist in der Lage, unter extremen Temperaturen und hohem Druck zu arbeiten, und kann auf Oberflächen von Metallen und Halbleitern bis hin zu Papier und Baumwollgewebe angewendet werden. "
BBC-Archivaufnahmen zeigen ein kurzes Video über die Kannenpflanze. Das besonders große Beispiel enthält 2-3 Liter Verdauungsflüssigkeit und kann kleine Nagetiere fangen - es gibt eine Aufzeichnung einer ertrunkenen Ratte, die in der modifizierten Blattstruktur der Pflanze entdeckt wurde.
Das Video zeigt auch, beschleunigt durch Zeitraffer-Fotografie, das Wachstum der fleischfressenden Falle von dem, was zuerst als Blatttrieb erscheint. Die Pflanze, die Nepenthes Rajah, wächst nur in einer Region, einer gebirgigen in Borneo.
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