材料在光照下更堅固 科學家在3D打印墨水中加入葉綠體

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。

責任編輯：PSY