A Penn State Egyetem mechanikai mérnökei által kifejlesztett "egyenesen sci-fi-be illő" folyadékmembrán "fordított szűrőként" működik, ami a nagy tárgyakat képes átengedni, miközben blokkolja a kicsiket. Az öngyógyító, stabilizált folyékony anyag, amely a sejtmembránok sok tulajdonságát utánozza, ellentétes módon működik, mint egy hagyományos szita.
A szűrők és sziták a legegyszerűbb és legkönnyebben megérthető eszközök közé tartoznak. Ha egy szitára például porcukrot és borsót öntünk, majd megrázzuk, a szitán lévő lyukak lehetővé teszik a finom cukorrészecskék átjutását, a viszonylag nagy borsószemek viszont fennakadnak rajta. Ez az elv, amit mindenhol használunk a kávészűrőktől az igen kifinomult tisztító rendszerekig.
De mi van akkor, ha lehetséges egy olyan szűrő létrehozása, amely éppen ellenkező módon működik? Egy olyan szűrő, ami a borsót átengedi, a cukrot viszont nem? Ez volt a Penn State csapatának kutatásául szolgáló alapvető ötlet, amely különböző folyadékmembránokat használ fel a fordított szűrők létrehozásához.
Az alapötlet az, hogy ezeket a membránokat egy gyűrűben felfüggesztik, mint egy szappanoldatot a buborékfúvó játékban. Ezek a membránok öngyógyítóak, akárcsak a felületi feszültség egy pohár víz tetején. Azaz, ha az ujjunkat vagy más tárgyat dugunk át a membránon keresztül, az bezáródik körülötte. Ha eltávolítjuk az objektumot, a lyuk is bezáródik.
De az okos része az, hogy az ilyen membránok a nagy tárgyakat képesek átengedni, miközben megakadályozzák a kisebbek átjutását. Ennek az az oka, hogy a membrán ahelyett, hogy lyukakat használna a tárgyak szétválasztására, az objektumok kinetikus energiáját hasznosítja.
"Általában egy kisebb tárgynak alacsonyabb a kinetikus energiája a kisebb tömegének köszönhetően," - mondja Tak-Sing Wong mechanikai és orvosbiológiai mérnök professzor. "Tehát a nagyobb kinetikus energiával rendelkező tárgyak áthaladnak a membránon, míg a kisebb kinetikus energiával rendelkező objektumokat visszatartja."
A membrán szerkezetében hasonlít az élő sejtekhez, az első prototípusok (nem meglepő módon) szappannal készültek. Ezt később módosították, hogy erősebbé tegyék, és antibakteriális valamint szagsemlegesítő tulajdonságokkal ruházták fel. Hosszabb ideig tartó vagy át nem eresztő hatású lehet bizonyos gázok esetében is.
[post_ads_2]
A Penn State csapata számos alkalmazást lát az új membrán hasznosítására, miután tökéletesítették. Például sebészeti filmként lehetne alkalmazni katasztrófa sújtotta területeken vagy csatatéren, hogy elkerülhetőek legyenek a fertőzések. Mivel öngyógyító, még egyfajta mini operációs helyiségként is működhet, amelyet egy seb felett lehet elhelyezni, miközben a sebészek átdugják az eszközeiket a membránon keresztül, de a baktériumok nem képesek rajta átjutni.
"A membránszűrő potenciálisan megakadályozhatja, hogy a baktériumok, a por vagy az allergének elérjék a nyitott sebet, miközben továbbra is lehetővé teszi az orvosok számára, hogy biztonságosan elvégezzék a műtétet," - mondja Wong. "Ez a membrán mindezt lehetővé tenné." (1)
A kutatást a Science Advances folyóiratban tették közzé. (2) Az alábbi videó a fordított szűrő működését mutatja be.
(1) - https://news.psu.edu/story/533260/2018/08/24/research/self
(2) - http://advances.sciencemag.org/content/4/8/eaat3276