Исследователи Итальянского технологического института разработали мягкую, биоразлагаемую и растворимую липучку на основе микрокольцевой структуры листьев растения, называемого «ручная палочка».
Команда использовала новый материал для создания небольших устройств, которые следят за здоровьем культурных растений, чтобы по мере необходимости обеспечивать их лекарствами и питанием. Все в рамках исследовательского проекта опубликовано в журнале «Коммуникационные материалы».
Липучка, рождение маленькой звезды
Создателем липучки был швейцарский инженер Жорж де Местраль. В 1948 году де Местраль взял двухнедельный отпуск на работе, чтобы отправиться на охоту: во время похода со своим ирландским пойнтером в горы Юра его мучили семена дикого лопуха. Эти несчастные неумолимо цеплялись и за его одежду, и за собачью шерсть. Стойкий, очень стойкий.
До такой степени, что Де Местраль хотел рассмотреть некоторые из них под микроскопом.
Он заметил, что снаружи каждое семечко было покрыто сотнями крошечных крючков, которые цеплялись за петли из проволоки или, в случае собаки, за мех. И ему пришла в голову идея. Так родилась липучка (от французских слов VELours — «бархат» и CROchet — «крючок»).
Липучка, представленная в 1960 году, не имела немедленного успеха, но НАСА сочло ее полезной для астронавтов. С этого момента начался его взлет, пока он не продавал 60 миллионов метров в год: добрый Де Местраль к моменту своей смерти в 1990 году был мультимиллионером.
Сегодня это практически везде
Липучка используется во многих вещах, таких как обувь, рюкзаки, кошельки, куртки и ремни. Они даже использовали его, чтобы помочь человеческому сердцу сохранить целостность во время первой трансплантации искусственного сердца. Поскольку липучка изготовлена из нейлона, идея сделать биоразлагаемую версию просто фантастическая. Как он был разработан?
Ученый Изабелла Фьорелло и его коллеги хотели найти новые способы мониторинга растений. Они задавались вопросом, есть ли способ прикрепить свои устройства к листьям, не повредив их. У них было два варианта: химическое соединение или использование пластырей с микроиглами.
В конце концов они нашли вдохновение в обычном травянистом растении (галиум апарин). Он может образовывать плотные клубки на земле, и хотя вырастает почти до 2 метров (6 футов), он не может стоять самостоятельно и использует другие растения в качестве опоры. Для этого он опирается на анкерный механизм с микрокрючком.
Итальянская команда очень внимательно изучила эту небольшую структуру, а затем использовала 3D-принтер для создания ее искусственных версий. «Натуральную» липучку тестировали с разными материалами, в том числе светочувствительными и биоразлагаемыми на основе изомальта (да, тот, который также используется для тортов). Это сработало.
Биоразлагаемая липучка для растений
В качестве первоначального применения команда разработала устройство, которое может проникать в кутикулу растения с минимальной инвазивностью, что позволяет контролировать растение и при необходимости лечить его. Микро-крючки-липучки с изомальтом прикрепляются к сосудистой системе листьев и затем растворяются внутри, поскольку изомальт растворим.
Эксперименты показали, что искусственные микроиглы можно использовать в качестве пластыря с «умным высвобождением», позволяющего использовать как можно меньше пестицидов. Биоразлагаемые пластыри на липучке растворяются после нанесения, поэтому отходов не остается.
Команда также напечатала крючки из светочувствительной смолы и собрала их вместе с датчиками света, температуры и влажности, чтобы создать умные зажимы. Эти зажимы прикрепляются к отдельным листьям для беспроводной передачи данных с помощью специального программного обеспечения.
Прототип был способен измерять до 50 дней в ветреную погоду. Устройство можно использовать для небольших или крупных ботанических приложений, например, для фермеров, использующих множество устройств для лучшего картирования и мониторинга больших площадей выращивания.
Следующие шаги
Команда доктора Фиорелло не только что разработала биоразлагаемую липучку, я думаю, что разъяснил это. Но он также сделал больше, чем продвинутая система мониторинга и кормления растений. Он также разработал своего рода микроорганизм, который может перемещаться по поверхности листа небольшими шагами. Он движется так же, как и растение. Механизм, аналогичный ранее продемонстрированному в SpinyBot из Стэнфордский университет, И в СЛОВА робот Беркли, способный лазить по подвесным и рыхлым тканевым поверхностям, например, занавескам.
Однако у итальянского есть нечто большее. «Насколько нам известно, это первая экспериментальная машина, вдохновленная растениями, способная передвигаться по листу», — пишут авторы. Однако для этого придется преодолеть препятствия: прежде всего понять, как заставить такого робота работать в атмосферных условиях, например внешних.