Forscher der Jilin University, China, überprüften die jüngsten Fortschritte bei der Untersuchung von Salvinia-Blättern und ihren künstlichen Repliken.
CHANGCHUN, CHINA, 16. September 2021 - (ACN Newswire) - Mehrere Pflanzen und Tiere haben Oberflächen mit langfristiger Luftrückhaltefähigkeit (d. h. Tage bis Monate) entwickelt, um Benetzung und Untertauchen zu verhindern. Ein Beispiel ist Salvinia, eine Pflanze, die auf dem Wasser schwimmt. Das Geheimnis "Wie pflegen sie eine Luftmatratze" wurde von Forschern gelüftet.
Salvinia-Blätter und die Eierschläger-Strukturen |
Forscher der Jilin University überprüften die jüngsten Fortschritte bei der Untersuchung von Salvinia-Blättern und ihren künstlichen Repliken. "Salvinia hat komplexe mehrzellige Haare auf der Oberseite seiner Blätter, und jede Gruppe von vier Haaren ist an den terminalen Enden verbunden und bildet eine Eierschlägerstruktur. Die Haare sind mit hydrophoben Wachskristallen beschichtet, während die Flecken an den terminalen Enden der Haare keine Wachskristalle haben und daher hydrophil sind. Diese Eigenschaften machen die Luft-Wasser-Schnittstelle stabiler und zeigen eine langfristige Luftrückhaltefähigkeit", sagt Autor Huichao Jin von der Jilin University in Changchun, China.
Seitdem die Luftretentionsfähigkeit von Salvinia-Blättern entdeckt wurde, begannen Forscher, künstliche Salvinia-Blätter herzustellen und ihre potenziellen Anwendungen zu untersuchen. Die komplexen Eierschlägerstrukturen stellen jedoch eine schwierige Herausforderung für traditionelle Herstellungsmethoden dar. In den letzten zehn Jahren wurden Photolithographie, direkte Laserlithographie, chemische Gasphasenabscheidung, Elektrodeposition, elektrostatische Beflockung, 3D-Druck, chemisches Ätzen und Plasmaätzen kürzlich für die Herstellung von Salvinia-inspirierten Strukturen entwickelt. Die komplexen Strukturen machen es jedoch möglich, dass viele dieser Techniken die feinen Strukturen nicht replizieren können. Obwohl es der direkten Laserlithographie und dem 3D-Druck gelingt, feine Strukturen herzustellen, können sie die hydrophilen Spitzen am Ende der Haare nicht herstellen. Daher ist es immer noch schwierig, künstliche Salvinia-Blätter herzustellen.
Die robuste Luftmatratze in Salvinia-Strukturen wirkt als physikalische Barriere für Wasser, um das Substrat zu erreichen. Dies inspiriert viele technische Anwendungen, einschließlich Luftwiderstandsreduzierung, Wassergewinnung, Verdunstung und Abwehr, Öl-Wasser-Trennung und Wärmedämmung. Diese Arbeiten beschränken sich derzeit auf frühe Laborvorführungen. Es gibt immer noch Herausforderungen bei der Entwicklung künstlicher Oberflächen, die für die Komplexität und Variabilität der realen Umgebung geeignet sind.
Jin und seine Kollegen erforschen das Potenzial von Salvinia-Strukturen bei der Prävention medizinischer bakterieller Infektionen. "Die Luftmatratze fungiert als physikalische Barriere für Wasser, um sich dem Substrat zu nähern, und sie kann auch als physikalische Barriere dienen, um zu verhindern, dass Bakterien Substrate erreichen", sagt Jin. Er weist darauf hin, dass traditionelle antibakterielle Oberflächen mit Antibiotika Arzneimittelresistenzen verursachen können, während die künstlichen Salvinia-inspirierten Oberflächen frei von Antibiotika sind. Der Einsatz von Salvinia-Strukturen zur Vorbeugung medizinischer bakterieller Infektionen kann eine vielversprechende Strategie sein.
Artikeldetails:
Jin et al., "Small structure, large effect: Functional surfaces inspired by Salvinia leaves" Small Structures (2021) https://doi.org/10.1002/sstr.202100079
Kontakt:
Dr. Huichao Jin
Jilin Universität
E-Mail: jinhc@jlu.edu.cn
Pressemitteilung verteilt von Asia Research News für jilin University.
Quelle: Jilin Universität
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