অলৌকিক সেলুলোজ-ভিত্তিক এয়ারজেল যা 3D প্রিন্টেড

প্রথম নজরে বায়োডিগ্রেডেবল উপকরণ, 3D প্রিন্টিং কালি এবং airgel তাদের মধ্যে অনেক মিল নেই।

একত্রে বিবেচনা করলে, তবে, ভবিষ্যতের জন্য তাদের প্রচুর সম্ভাবনা থাকতে পারে: পচনযোগ্য উপকরণগুলি দূষণকারীগুলির বিকল্প, 3 ডি প্রিন্টিং জটিল আকার এবং অতি-আলো অ্যারোজেল উৎপাদনে বর্জ্য নির্মূল করে চমৎকার তাপ নিরোধক.

EMPA গবেষকরা এই সমস্ত বৈশিষ্ট্যগুলিকে একক উপাদানে একত্রিত করতে পেরেছেন, a সেলুলোজ-ভিত্তিক এয়ারজেল যা 3D মুদ্রিত হতে পারে এবং যার অসাধারণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

এয়ারলেমেন্ট: বর্জ্য থেকে 3D প্রিন্টিং লাইটওয়েট বিল্ডিং উপকরণ
বিশ্বের প্রথম ভোজ্য রিচার্জেবল ব্যাটারি

সেলুলোজ এয়ারজেল যা 3D তে প্রিন্ট করে: EMPA স্টাডি

অলৌকিক উপাদান, 88 শতাংশ জল গঠিত, এর নির্দেশনায় তৈরি করা হয়েছিল দীপাংশু শিবরামন, উইম মালফাইত e শানিউ ঝাও সেলুলোজ এবং উড ম্যাটেরিয়ালস এবং অ্যাডভান্সড অ্যানালিটিকাল টেকনোলজিস ল্যাবরেটরি এবং সেন্টার ফর এক্স-রে অ্যানালিটিক্সের সহযোগিতায় EMPA-এর বিল্ডিং এনার্জি মেটেরিয়ালস অ্যান্ড কম্পোনেন্টস ল্যাবরেটরির।

ঝাও এবং মালফাইত, অন্যান্য গবেষকদের সাথে, এর আগে কাজ করেছিলেন এয়ারজেল প্রিন্টিং 2020 সালে সিলিকা, তাদের জটিল আকারে ছাঁচে ফেলার প্রথম পদ্ধতি বিকাশ করছে। "পরবর্তী যৌক্তিক পদক্ষেপটি ছিল যান্ত্রিকভাবে আরও শক্তিশালী জৈব-ভিত্তিক অ্যারোজেলগুলিতে আমাদের মুদ্রণ প্রযুক্তি প্রয়োগ করা।", প্রথমটি ব্যাখ্যা করে।

বিজ্ঞানীরা প্রাথমিক উপাদান হিসেবে বেছে নিয়েছেন সেলুলোসাএটা বায়োপলিমার পৃথিবীতে সবচেয়ে সাধারণ। সেলুলোজ অ্যারোজেল, আমরা "এ প্রকাশিত গবেষণায় পড়েছিউন্নত বিজ্ঞান", "তাদের বৃহৎ পৃষ্ঠ এলাকার কারণে যথেষ্ট মনোযোগ আকর্ষণ করেছে এবং দক্ষতার সাথে শোষণ করতে পারে দূষণকারী, তেল এবং অন্যান্য দূষক” তারা ভাঙ্গা ছাড়াই বৃহৎ বিকৃতি সহ্য করতে পারে, এগুলিকে লাইটওয়েট কম্পোজিট এবং স্ক্যাফোল্ডিংয়ের মতো অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযোগী করে তোলে।টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং.

"তবে অ্যারোজেলের হালকা ওজনের প্রকৃতি সেলুলোজ সাধারণত যান্ত্রিকভাবে দুর্বল, যা জটিল আকার এবং জ্যামিতি তৈরির প্রচলিত পদ্ধতির জন্য একটি চ্যালেঞ্জ তৈরি করে”: একটি সমস্যা যা বিজ্ঞানীরা সমাধান করেছেন ধন্যবাদ 3 ডি প্রিন্টিং.

আলো খরচ কমাতে নতুন স্বচ্ছ লোড-ভারবহন দেয়াল
পনির প্রোটিনের জন্য ই-বর্জ্য সোনার "হয়ে যায়"

কীভাবে ত্রিমাত্রিক কালিকে এয়ারজেলে পরিণত করবেন

থেকে শুরু করে সেলুলোসা, জটিল কার্বোহাইড্রেট যা উদ্ভিদ কোষের প্রাচীরের অনমনীয়তা এবং প্রতিরোধ ক্ষমতা দেয়, বিভিন্ন ন্যানো পার্টিকেল সহজ প্রক্রিয়াকরণের পদক্ষেপের মাধ্যমে পাওয়া যেতে পারে। স্নাতক ছাত্র দীপাংশু শিবরামন বায়ো-অ্যারোজেল মুদ্রণের জন্য "কালি" তৈরি করতে তাদের মধ্যে দুটি ব্যবহার করেছিলেন: সেলুলোজ ন্যানোক্রিস্টাল e সেলুলোজ ন্যানোফাইব্রেস.

মধ্যে 3 ডি প্রিন্টিং, লা কালি তরলতা মৌলিক: উপাদানটি দৃঢ়করণের সময় যথাস্থানে থাকার জন্য যথেষ্ট সান্দ্র হতে হবে তবে প্রিন্টার অগ্রভাগের মধ্য দিয়ে যাওয়ার জন্য চাপের মধ্যে তরল করতে সক্ষম হতে হবে।

শিবরামনের কৃতিত্বে সফল হন ন্যানোক্রিস্টাল এবং ন্যানোফাইব্রের সংমিশ্রণ সেলুলোজের: যখন দীর্ঘ তন্তুগুলি সান্দ্রতা দেয়, তখন স্ফটিকগুলি শিয়ার পাতলা হওয়ার প্রভাব নিশ্চিত করে (যার ফলে শিয়ার স্ট্রেস বাড়লে তরলের প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস পায়)।

EMPA এ তৈরি কালি প্রায় ধারণ করে 12 শতাংশ সেলুলোজ. বাকি ৮৮ শতাংশ পানি দিয়ে গঠিত। "আমরা একা সেলুলোজ দিয়ে প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জন করতে পেরেছি, additives বা ফিলার ছাড়া", শিবরামন ব্যাখ্যা করেন। শুধুমাত্র চূড়ান্ত পণ্যের বায়োডেগ্রেডেবিলিটির জন্যই নয়, তাদের জন্যও সুসংবাদ তাপ নিরোধক বৈশিষ্ট্য.

মুদ্রণের পরে, কালি অ্যারোজেলে রূপান্তরিত হয়: গবেষকরা প্রথমে দ্রাবক (জল) প্রতিস্থাপন করেনইথানল এবং তারপর বাতাসের সাথে, ফর্মের বিশ্বস্ততা বজায় রাখা। "কালিতে যত কম কঠিন পদার্থ থাকে, ফলস্বরূপ এয়ারজেল তত বেশি ছিদ্রযুক্ত", ঝাও ব্যাখ্যা করে।

ন্যানো ইফেক্টের জন্য ইলেকট্রনিক্সের জন্য নতুন যোগদানের কৌশল
এয়ারজেল দিয়ে সুইজারল্যান্ডে বড় বড় ভবন তৈরি হচ্ছে

মুদ্রণযোগ্য বায়ো-এয়ারজেলের সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশন

সমস্ত অ্যারোজেলগুলি অত্যন্ত কার্যকর তাপ নিরোধক, তাদের উচ্চ ছিদ্র এবং ছোট ছিদ্রের আকারের জন্য ধন্যবাদ। ল'সেলুলোজ এয়ারজেল EMPA-তে মুদ্রিত, যাইহোক, আরেকটি সম্পত্তি আছে: তা হল অ্যানিসোট্রপিক, অর্থাৎ, এর বৈশিষ্ট্যগুলি নির্ভর করে যে দিকে এটি ভিত্তিক। "অ্যানিসোট্রপি আংশিকভাবে ন্যানোসেলুলোজ তন্তুগুলির অভিযোজনের কারণে এবং আংশিকভাবে মুদ্রণ প্রক্রিয়ার কারণে", ম্যালফাইট ব্যাখ্যা করে।

এই বৈশিষ্ট্যটি গবেষকদের সিদ্ধান্ত নিতে দেয় যে এয়ারজেলের টুকরোটি কোন অক্ষে থাকা উচিত আরো স্থিতিশীল বা বিশেষ করে অন্তরক: এই বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে একটি উপাদান অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পেতে পারে মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্স, যেখানে তাপ শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট দিকে পরিচালিত করা প্রয়োজন।

প্রাথমিক গবেষণা প্রকল্প, দ্বারা অর্থায়ন বৈজ্ঞানিক গবেষণার জন্য সুইস জাতীয় তহবিল (FNS), প্রধানত তাপ নিরোধক অধ্যয়ন করার লক্ষ্যে ছিল, কিন্তু বিজ্ঞানীরা দ্রুত নতুন মুদ্রণযোগ্য জৈব-অ্যারোজেলের জন্য নতুন সম্ভাবনা দেখেছিলেন, ওষুধ থেকে শুরু করে।

বিশুদ্ধ সেলুলোজ তৈরি হচ্ছে, এই উপাদান জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণ জীবন্ত টিস্যু এবং কোষ সহ। এর ছিদ্রযুক্ত গঠন এটিকে সক্ষম করে তোলে ওষুধ শোষণ এবং এর ধীরে ধীরে তাদের শরীরে ছেড়ে দিন, যখন 3D প্রিন্টিং জটিল আকার তৈরি করার সম্ভাবনা অফার করে যা কোষের বৃদ্ধির জন্য বা ইমপ্লান্ট হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

একটি ব্যান্ডেজ শুধুমাত্র সংক্রামিত ক্ষতগুলিতে ওষুধ সরবরাহ করবে
সবচেয়ে সূক্ষ্ম ত্বক রক্ষা করার জন্য বুদ্ধিমান গদি এবং সেন্সর

গবেষণা চলতে থাকে: মেডিকেল ডিভাইস এবং অন্যান্য বায়োপলিমার

নতুন এয়ারজেলের আরেকটি খুব আশাব্যঞ্জক বৈশিষ্ট্য হল এটি হাইড্রেটেড এবং শুকনো হতে পারে এর আকৃতি বা ছিদ্রযুক্ত গঠন না হারিয়ে বেশ কয়েকবার। এই বৈশিষ্ট্যটি উপাদানটিকে পরিচালনা করা খুব সহজ করে তুলবে: যখন শুষ্ক, এটি কেবলমাত্র হালকা এবং পরিচালনা করা আরামদায়ক নয়, তবে এটি ব্যাকটেরিয়া কম সংবেদনশীল এবং বিস্তৃতভাবে শুকিয়ে যাওয়া থেকে রক্ষা করতে হবে না। উপরন্তু এটি শুধুমাত্র ব্যবহারের আগে শুকনো এবং জলে ডুবিয়ে সংরক্ষণ এবং পরিবহন করা যেতে পারে।

"যদি তুমি চাও সক্রিয় উপাদান যোগ করুন এয়ারজেল করার জন্য, আপনি এটি ব্যবহার করার অবিলম্বে চূড়ান্ত রিহাইড্রেশন পর্যায়ে করতে পারেন”, শিবরামন ব্যাখ্যা করেন। "এইভাবে সময়ের সাথে সাথে বা অনুপযুক্ত স্টোরেজ পদ্ধতির কারণে ওষুধের কার্যকারিতা হারানোর ঝুঁকি নেই।"।

গবেষকরা ফোকাস করছেন ওষুধ প্রশাসন অন্য প্রকল্পের অংশ হিসেবে অ্যারোজেল থেকে, 3D প্রিন্টিং-এ কম ফোকাস করা হয়েছে।

ইতিমধ্যে, শানিউ ঝাও জার্মান এবং স্প্যানিশ গবেষকদের সাথে তৈরি অ্যারোজেল নিয়ে সহযোগিতা করছেন অন্যান্য বায়োপলিমার, যেমন alginate এবং চিটোসান, যথাক্রমে শৈবাল এবং কাইটিন থেকে প্রাপ্ত, যখন উইম ম্যালফাইট সেলুলোজ অ্যারোজেলগুলিতে তাপ নিরোধক উন্নত করার জন্য কাজ করছে। দীপাংশু শিবরামন, যিনি তার পিএইচডি সম্পন্ন করেছেন, ইএমপিএ স্পিন-অফে যোগ দিয়েছেন সিলোক্সেন এজি, যা নতুন তৈরি করে হাইব্রিড অণু সিলিকন উপর ভিত্তি করে।

জিনো গেরোসা: "দুই বছরে দর্জির তৈরি কৃত্রিম হৃদয়ের প্রোটোটাইপ"
রোল্যান্ড কুহনেল: "বর্তমান নির্মাণের সাতটি মারাত্মক পাপ রয়েছে"