Выработка биоэлектричества в результате пьезоэлектрического эффекта — преобразования механической энергии в электрическую и обратно — имеет большое физиологическое значение в живых системах. Пьезоэлектрические заряды, возникающие во время ходьбы в большой берцовой кости человека стимулируют рост костей. Процесс дыхания создает в легких пьезоэлектрический потенциал, который помогает превращать кислород в гемоглобин.
Сегодня большинство пьезоэлектрических материалов жесткие, хрупкие, а некоторые из них содержат токсичные материалы, что делает их непригодными для имплантации в тело человека. Большим потенциалом в медицине обладают пьезоэлектрические биоматериалы, которые обладают природной совместимостью с живыми тканями, надежностью и эффективностью. Однако изготавливать такие материалы в промышленном масштабе оказалось непросто. Ученые бьются над этой задачей вот уже 80 лет.
Команда материаловедов из Научно-технического университета Гонконга разработала недавно стратегию активной самосборки для создания тонких пьезоэлектрических пленок из биоматерала посредством синергичного удержания и поляризации в материале, сообщает EurekAlert. Эти пленки способны конвертировать электрические сигналы из механического напряжения, вызванного сокращением мышц, дыханием, кровотоком и микроскопическими движениями тела. Они не требуют батарей и естественным образом растворяются в теле, выполнив свою задачу.
Новый метод позволяет биомолекулам самособираться на больших площадях, сохраняя одинаковую ориентациею. Более того, ученые обнаружили, что эти пленки из аминокислоты бета-глицин проявляют самый высокий коэффициент пьезоэлектрического напряжения по сравнению с другими биомолекулярными пленками.
«Наша работа продемонстрировала равномерно высокий пьезоэлектрический отклик и отличную теплоустойчивость на всем протяжении бета-глициновых пленок. Отличные энергетические характеристики, естественная биосовместимость и биоразлагаемость бета-глициновых нанокристаллических пленок имеют практическое значение для недолговечных высокопроизводительных биологических электромеханических устройств, например, вживляемых биодатчиков, беспроводных зарядных устройств для саморассасывающейся электроники, умных чипов и других биоинженерных задач», — сказал профессор Ян Чжэнбао, глава исследовательской группы.
Исследователи из Университета Флиндерса разработали новый недорогой материал, из которого можно делать линзы для приборов ночного видения. Обычно такие линзы изготавливаются из очень дорогих или токсичных материалов. Открытие может сделать доступнее технологии тепловидения, которые необходимы в обороне, безопасности и наблюдении, медицине, электротехнике, исследованиях космоса и автономных транспортных средствах.
