29 września 2022

Żywe organizmy rozwinęły szereg wyrafinowanych sposobów na zachowanie stabilności w stale zmieniającym się środowisku i dlatego są one odporne na wahania temperatury, zmiany pH, ciśnienia oraz nadmiar lub brak istotnych dla przeżycia cząsteczek. Umiejętność ta nazywana jest homeostazą. Najprostszym przykładem ilustrującym to zjawisko jest tzw. „gęsia skórka”. Włosy leżące płasko na naszej skórze stanowią warstwę izolacyjną chroniącą ciało przed jego przegrzaniem. Gdy robi się zimno, małe mięśnie u podstawy każdego z włosków ustawiają je w pozycji pionowej. Do niedawna materiały syntetyczne bardzo nieudolnie naśladowały umiejętność homeostazy. Jednak ostatnio zespół naukowców z Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) zaprezentował własną technologię budowania materiałów homeostatycznych naśladujących struktury naturalne.



Aby zademonstrować swój pomysł, naukowcy wybrali temperaturę jako środowiskowy bodziec mający wpływać na nowy materiał, który określa się skróconą nazwą SMARTS (Self-regulated Mechano-chemical Adaptively Reconfigurable Tunable System). SMARTS przypomina mikroskopijną szczoteczkę z nanowłókien umieszczonych w hydrożelu, który ma cechy podobne do ludzkich mięśni – w zależności od zmian temperatury może się kurczyć lub pęcznieć. Gdy spada temperatura, nanowłókna ustawiają się pionowo tak, że ich zakończenia zanurzają się w cieczy znajdującej się powyżej hydrożelu. Umieszczone na szczycie włókien katalizatory molekularne doprowadzają w cieczy do reakcji chemicznej, której efektem ubocznym jest wytworzenie ciepła. Gdy wzrastająca temperatura osiągnie określoną wartość, nanowłókna ponownie usytuują się poziomo, przerywając tym samym wydzielanie ciepła. Naukowcy przewidują, że po dopracowaniu nowej technologii znajdzie ona zastosowanie między innymi w konstrukcji budynków dostosowujących temperaturę wnętrz do temperatur na zewnątrz, w robotyce oraz w medycynie.

źródło: seas.harvard.edu