研究者らは、局所的な水分量を操作することにより、竹細胞の横方向の変形を正確に制御する方法を開発し、高度な材料用途への扉を開きました。この革新的な技術は、2023年後半にNature Communicationsに掲載され、化学組成や細胞構造を変えることなく、竹の機械的特性を操作することを可能にします。
白、燕、盧が率いるチームは、竹組織全体に微調整された水分勾配を導入し、特定の細胞集団において標的を絞った膨張と収縮を誘発しました。これにより、予測可能で再現性のある横方向の細胞変形が生じ、バイオインスパイアード材料科学への新しいアプローチが提供されます。この方法では、ナノスケールの水分エミッターとアブソーバーを使用して定常状態の湿度ゾーンを維持し、竹構造内に異なる水分含有量を作り出します。
マイクロスケールで竹の応答をプログラムする能力は、オンデマンドの機械的特性を備えたカスタム天然材料を作成する可能性を示唆しています。細胞の膨張を横方向に制御することで、剛性、靭性、エネルギー散逸を調整し、従来の建設を超えて竹の有用性を拡大できます。この研究は、バイオインスパイアードデザインに影響を与え、建築におけるスマートマテリアルや周囲の湿度に適応するウェアラブルデバイスにつながる可能性があります。さらに、設計された竹要素を複合材に統合することで、さまざまな産業分野で耐久性と機能性を向上させ、持続可能で高性能な材料を促進できます。