Naukowcy zainspirowani świecącymi falami bioluminescencyjnymi wywoływanymi przez bruzdnice, podczas czerwonego przypływu na plażach San Diego, opracowali materiał, który będzie miał podobne właściwości. Podstawowymi składnikami nowego materiału bioluminescencyjnego są bruzdnice i alginian.
Zmieszane składniki przetworzono za pomocą drukarki 3D, aby stworzyć różnorodne kształty, takie jak siatki, spirale, pajęczyny, kule, bloki i konstrukcje przypominające piramidy. Wydrukowane w 3D struktury zostały następnie utwardzone.
Poddawany ściskaniu, rozciąganiu lub skręcaniu materiał emituje światło! A wszystko to za sprawą bruzdnic. Reakcja ta naśladuje to, co dzieje się w oceanie, kiedy bruzdnice wytwarzają błyski światła w ramach strategii obrony przed drapieżnikami.
Poddawane testom wydrukowane materiały świeciły, gdy naukowcy naciskali je i rysowali wzory na ich powierzchni. Tworzywo było na tyle wrażliwe, że świeciło nawet pod ciężarem piankowej kulki toczącej się po powierzchni. Tak duża czułość materiału na nawet niewielki nacisk pozwoliła na opracowanie przez naukowców modelu matematycznego, umożliwiającego określenie intensywności blasku na podstawie wielkości zastosowanego naprężenia mechanicznego.
Aby znaczne zwiększyć wytrzymałość materiału na obciążenia mechaniczne, do oryginalnej mieszanki dodano drugi polimer, diakrylan poli(glikolu etylenowego).
Pokrycie materiału rozciągliwym gumopodobnym polimerem o nazwie Ecoflex zapewniało ochronę w roztworach kwaśnych i zasadowych. Dzięki tej warstwie ochronnej materiał można przechowywać w wodzie morskiej, nawet przez okres do pięciu miesięcy, bez utraty formy i właściwości bioluminescencyjnych.
Niewielkie wymagania innowacyjnego tworzywa
Bruzdnice potrzebują okresowych cykli światła i ciemności. W fazie jasnej dokonują fotosyntezy, aby wytworzyć żywność i energię, które następnie są wykorzystywane w fazie ciemnej do emisji światła pod wpływem naprężenia mechanicznego. To zachowanie odzwierciedla naturalne procesy luminescencji bruzdnic w oceanie, jest również jednocześnie cyklem odnawiania i utrzymywania zdatności tworzywa.
Materiał bioluminescencyjny nie potrzebuje elektroniki ani zewnętrznego źródła zasilania, co czyni go bardzo praktycznymi i łatwymi w użyciu. Minimalne wymagania pozwalające na jego funkcjonalność umożliwiają jego zastosowanie w różnych warunkach, w tym w wodzie morskiej, co daje wiele możliwości wykorzystania. Ponadto jest w stanie wytrzymać znaczne obciążenia mechaniczne, co czyni go trwalszym i odpornym na uszkodzenia.
Badania nad materiałami bioluminescencyjnymi są obecnie jednymi z najbardziej obiecujących kierunków badań naukowych. Ich unikalne właściwości i łatwość użytkowania sprawiają, że znajdują one coraz więcej możliwości zastosowań w różnych dziedzinach nauki i przemysłu.
