據(jù)外媒報道,當一棵幼苗成長為一棵樹時,它的樹干和樹枝會變得更硬更強。科學家現(xiàn)在已經(jīng)在一種光合作用輔助的3D打印墨水中復制了這種效果,這種墨水部分由菠菜制成。光合作用始于被稱為葉綠體的植物細胞子結(jié)構(gòu),它們吸收太陽光。它們利用光的能量將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖,再利用葡萄糖生產(chǎn)纖維素。因為纖維素是植物細胞壁的主要成分,所以產(chǎn)生的纖維素越多,植物就越強壯。
在王啟明教授的帶領(lǐng)下,南加州大學維特比工程學院的研究人員開始復制這一過程,他們首先使用離心機從商店購買的菠菜中提取葉綠體。然后將這些葉綠體加入到一種可3D打印的聚合物墨水中,用來打印簡單的三維結(jié)構(gòu)。當這些物體暴露在全光譜白光下時,葉綠體使聚合物內(nèi)產(chǎn)生纖維素,使物品變得更加堅硬和堅固。
科學家們現(xiàn)在認為,兩到四個小時的光照可以使這種材料變得比原來的狀態(tài)強6倍。此外,通過只暴露結(jié)構(gòu)的某些部分,可以使其在某些方面變得更強,而在其他方面變得更靈活。更重要的是,就像樹枝在受到機械壓力時(如從樹枝上掛上重物)會變得更強一樣,3D打印材料同樣會在外力的作用下產(chǎn)生更多的纖維素。
最后,如果一個3D打印物體出現(xiàn)裂縫,光照會啟動一個自我修復過程,從而將該裂縫密封起來。如果有人想暫時停止菠菜葉綠體生產(chǎn)葡萄糖(以及延伸到纖維素),他們可以簡單地通過冷凍材料來實現(xiàn)--當材料回暖到室溫時,葉綠體會再次活躍起來。
在其他可能的技術(shù)應(yīng)用中,該團隊設(shè)想了定制的3D打印鞋墊,它可以根據(jù)人的腳的形狀塑造,并且可以調(diào)整到不同的硬度水平。
最近發(fā)表在《美國國家科學院院刊》雜志上的一篇論文對這項研究進行了描述。
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