Forscher haben eine Methode entwickelt, um die transversale Verformung von Bambuszellen präzise zu steuern, indem sie den lokalen Feuchtigkeitsgehalt manipulieren, was Türen für fortschrittliche Materialanwendungen öffnet. Diese innovative Technik, die Ende 2023 in Nature Communications veröffentlicht wurde, ermöglicht die Anpassung der mechanischen Eigenschaften von Bambus, ohne dessen chemische Zusammensetzung oder zelluläre Architektur zu verändern.
Das Team unter der Leitung von Bai, Yan und Lu führte fein abgestimmte Feuchtigkeitsgradienten durch das Bambusgewebe ein und induzierte so ein gezieltes Quellen und Schrumpfen in bestimmten Zellpopulationen. Dies führt zu einer vorhersagbaren und reproduzierbaren transversalen Zellverformung und bietet einen neuen Ansatz für die bioinspirierte Materialwissenschaft. Diese Methode verwendet Feuchtigkeitsemitter und -absorber im Nanobereich, um stationäre Feuchtigkeitszonen aufrechtzuerhalten und so unterschiedliche Wassergehalte innerhalb der Bambusstruktur zu erzeugen.
Die Fähigkeit, die Reaktion von Bambus im Mikrobereich zu programmieren, eröffnet Möglichkeiten zur Herstellung kundenspezifischer natürlicher Materialien mit bedarfsgerechten mechanischen Eigenschaften. Die Kontrolle der Zellschwellung in transversaler Richtung kann Steifigkeit, Zähigkeit und Energiedissipation modulieren und die Einsatzmöglichkeiten von Bambus über den traditionellen Bau hinaus erweitern. Diese Forschung hat Auswirkungen auf das bioinspirierte Design und könnte zu intelligenten Materialien in der Architektur und tragbaren Geräten führen, die sich an die Umgebungsfeuchtigkeit anpassen. Darüber hinaus könnte die Integration von speziell entwickelten Bambuselementen in Verbundwerkstoffe die Haltbarkeit und Funktionalität in verschiedenen Industriesektoren verbessern und nachhaltige und leistungsstarke Materialien fördern.