Ingenjörer har uppfunnit ett sätt att spraya extremt tunna trådar gjorda av ett växtbaserat material som kan användas i N95-maskfilter, enheter som skördar energi för elektricitet, och potentiellt skapandet av mänskliga organ.

Metoden går ut på att spruta metylcellulosa, ett förnybart plastmaterial som härrör från växtcellulosa, på 3-D-tryckta och andra föremål, allt från elektronik till växter, enligt en Rutgers-ledd studie i tidskriften Material horisonter .

"Detta kan vara det första steget mot 3D-tillverkning av organ med samma slags fantastiska egenskaper som de som ses i naturen, " sa senior författare Jonathan P. Singer, en biträdande professor vid avdelningen för mekanisk och rymdteknik vid School of Engineering vid Rutgers University-New Brunswick. "På en närmare sikt, N95-masker efterfrågas som personlig skyddsutrustning under covid-19-pandemin, och vår spraymetod kan lägga till ytterligare en nivå av fångst för att göra filtren mer effektiva. Elektronik som lysdioder och energiskördare kan också gynnas på samma sätt."

Tunna trådar (nanotrådar) gjorda av mjukt material har många användningsområden, inklusive flimmerhåren som håller våra lungor rena och setae (bristly strukturer) som gör att geckos kan greppa väggar. Sådana ledningar har också använts i små triboelektriska energiskördare, med framtida exempel som eventuellt inkluderar remsor laminerade på skor för att ladda en mobiltelefon och en dörrhandtagssensor som sätter på ett larm.

Medan människor har vetat hur man skapar nanotrådar sedan tillkomsten av sockervaddssmältspinnare, kontroll av processen har alltid varit begränsad. Barriären har varit oförmågan att spraya istället för att snurra sådana trådar.

Singer's Hybrid Micro/Nanomanufacturing Laboratory, i samarbete med ingenjörer vid Binghamton University, avslöjade den grundläggande fysiken för att skapa sådana sprayer. Med metylcellulosa, de har skapat "skogar" och skum av nanotrådar som kan beläggas på 3D-objekt. De visade också att guldnanopartiklar kunde bäddas in i trådar för optisk avkänning och färgning.