Ihr Telefonbildschirm ist kaputt? Keine Angst, „lebende“ Materialien kommen zur Rettung!

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Ishimiya

Hersteller: China Science Expo

Mit dem Fortschritt der Technologie sind Smartphones für moderne Menschen zu einer Notwendigkeit geworden. Wir können zu Hause bleiben und auf soziale Kontakte verzichten, aber auf unsere Mobiltelefone können wir auf keinen Fall verzichten. Wenn unser Mobiltelefon jedoch versehentlich auf den Boden fällt und der Bildschirm zerbricht, ist es sehr teuer und schmerzhaft, den Bildschirm reparieren zu lassen oder ihn direkt durch ein neues Telefon zu ersetzen. Aber Wissenschaftler haben eine bessere neue Option für uns gefunden: einen Handybildschirm, der sich selbst reparieren kann!

Defekter Telefonbildschirm

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Wie kann sich ein Handy-Bildschirm selbst reparieren?

Die Selbstreparatur von Handy-Bildschirmen beginnt mit einem neuartigen lebenden Funktionsmaterial.

Vor kurzem haben Wissenschaftler einen Mikroträger-Bioreaktor entwickelt, der die Technologie der „Flüssig-Flüssig-Phasentrennung“ von Proteinmolekülen nutzt. Der sogenannte Microcarrier bezeichnet das Verfahren der Zellkultur. Da Zellen sich zum Wachsen oft an der Oberfläche bestimmter Objekte festsetzen müssen, werden ihnen kleine Partikel im Mikronbereich zugeführt. Dadurch kann die für das Zellwachstum in der Kulturschale verfügbare Oberfläche erheblich vergrößert und die Zellkultur im großen Maßstab erleichtert werden. Der sogenannte Bioreaktor bezeichnet ein Gerät, das eine geeignete Umgebung für bestimmte biochemische Reaktionen bereitstellen, die Funktionen von Organismen simulieren und es Zellen ermöglichen kann, darin biochemische Reaktionen durchzuführen. Ein Weingärtank ist beispielsweise ein Bioreaktor. In der Vergangenheit waren diese beiden Prozesse getrennt, doch die kürzlich entwickelten neuen Mikroträger-Bioreaktoren sind hohl und enthalten verschiedene Wirkstoffe, die für biologische Reaktionen erforderlich sind. Diese Wirkstoffe können sich innerhalb der Mikroträger frei bewegen. Auf diese Weise verfügt der Mikroträger-Bioreaktor sowohl über katalytische Fähigkeiten als auch über die Fähigkeit, Zellen im großen Maßstab zu kultivieren.

Gleichzeitig wurde ein Biotransformationsreaktorsystem mit Mikroträgern als Medium konstruiert, das eine schnelle Übertragung mikrobieller Energie und eine effiziente Umwandlung von Substanzen im Mikromaßstab ermöglicht und so die Effizienz der Biokatalyse erheblich verbessert. Dieses Material weist eine gute Biokompatibilität und anpassbare Funktionen auf und kann auf die Herstellung neuer lebender Materialien in Bereichen wie Biosensorik und Selbstreparatur ausgeweitet werden, wodurch neue Ideen für die Herstellung von Chemikalien, Materialien für zukünftiges Leben und anderen Bereichen eröffnet werden. Dieses Material wurde erfolgreich bei der effizienten Biosynthese von Phenylethanolmolekülen eingesetzt und seine Produktionseffizienz wurde um das 12-fache gesteigert.

Schematische Darstellung der Herstellung funktionaler lebender Materialien

(Bildquelle: Referenz 1)

Darüber hinaus können lebende Funktionsmaterialien auch mit verschiedenen bioaktiven Materialien beladen und zu verschiedenen Funktionssubstanzen entwickelt werden, die dann durch 3D-Druck zu Substanzen unterschiedlicher Form geformt werden können. Es lässt sich erkennen, dass bei der Herstellung von Handybildschirmen aus aktiven Funktionsmaterialien bei einem Bruch die Selbstreparaturfunktion aktiviert wird, um die Bildschirme wieder intakt zu halten. Dann müssen wir uns keine Sorgen mehr um kaputte Handy-Bildschirme machen!

3D-Druck

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Welche anderen intelligenten Materialien gibt es?

Temperaturwechselnde Kleidung

Ich glaube, jeder möchte intelligente, temperaturregulierende Kleidung tragen, um seinen Körper im Sommer kühl und im Winter kühl zu halten. Die von Wissenschaftlern entwickelten Materialien zur automatischen Temperaturregulierung können temperaturregulierende Kleidung Wirklichkeit werden lassen. Dieses Material besteht hauptsächlich aus Wolle und ist mit einer ultradünnen Schicht aus Metallmaterial überzogen. Durch die leitfähigen Eigenschaften von Metall schrumpft die Kleidung, wenn die Körpertemperatur zu hoch ist, und gibt Wärme vom Körper ab. Wenn die Körpertemperatur des Menschen zu niedrig ist, dehnt sich die Kleidung aus und absorbiert externe Energie. Dadurch kann bei Unterkühlung oder Überhitzung eine automatische Temperaturanpassung erreicht werden, wodurch der Körper sich wohler fühlt.

Temperaturwechselnde Kleidung

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Intelligentes selbstreinigendes Glas

Glas ist ein wichtiger Bestandteil von Gebäuden. Mit der zunehmenden Anzahl von Gebäuden steigt der Glasanteil und der Bedarf an Glasreinigungen steigt. Durch die Entwicklung selbstreinigenden Glases sind die gefährlichen Arbeiten an den Außenwänden von Hochhäusern deutlich zurückgegangen. Wissenschaftler haben die äußere Schicht des transparenten Glases mit hydrophilen photokatalytischen Mineralmaterialien beschichtet. Wenn die ultravioletten Strahlen des Sonnenlichts auf das Fenster treffen, zersetzt das Material nach der Bestrahlung den Schmutz und macht die Glasoberfläche hydrophil. Bei Regen bildet sich auf der Glasoberfläche ein Wasserfilm, der die Verschmutzung wirksam reduziert.

Reinigen des Glases

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Technologie verändert das Leben und Innovation bestimmt die Zukunft! Ich bin davon überzeugt, dass mit der fortschreitenden Vertiefung der Forschung durch die Wissenschaftler immer mehr neue Materialien zum Vorschein kommen werden, die für unser Leben von Nutzen sind. Auch in Zukunft müssen wir unsere Liebe und Neugier für das Leben bewahren und mit Entschlossenheit und einem Herzen, das ständig auf Entdeckungsreise geht, voranschreiten! Freuen wir uns gemeinsam auf eine bessere Zukunft!

Quellen:

[1] Ou, Y., Cao, S., Zhang, Y. et al. Biodruck mikroporöser funktionaler lebender Materialien aus proteinbasierten Kern-Schale-Mikrogelen. Nat Commun 14, 322 (2023).

[2] Duan Qiongjuan, Wang Biao, Wang Huaping. Forschungsfortschritt bei selbstreinigendem Glas. Neue chemische Materialien 9, 3 (2009).

[3] Gong Jixian. Aktueller Stand und Perspektiven intelligenter Kleidung. Moderne Textiltechnologie, 12(1):3 2004.