マドリード自治大学、水分含有量を検知する複合材料からセンサーを3Dプリント

マドリード自治大学、水分含有量を検知する複合材料からセンサーを3Dプリント
2019年3月6日、アンタークティックベアは海外メディアから、マドリード自治大学(UAM)のピラール・アモ・オチョア氏が率いるスペインとイスラエルの科学者チームが、微量の水を検出できる多機能3Dプリントプラスチック複合センサーを開発したことを知りました。 3D プリントされた素材は無毒で、濡れると色が紫から青に変わります。


画像提供: UAM、ベロニカ・ガルシア・ベガス
「特定の環境や物質にどれだけの水分が含まれているかを知ることは重要です」と科学者のマイケル・ワームビー氏は説明する。「例えば、油に水分が多すぎると機械の潤滑がうまくいかなくなる可能性があり、燃料に水分が多すぎると適切に燃焼しない可能性があります。」

科学者たちの新しいセンサー材料は、いわゆる銅系配位ポリマーで、水分子が中心の銅原子に結合した化合物である。彼らは、ドイツ電子シンクロトロン(DESY)の光源PETRA IIIを使用して、材料が加熱されるとどのように変化するかを分析しました。 「化合物を摂氏60度に加熱すると、色が青から紫に変わります」とピラール・アモ・オチョアは報告している。材料を 60°C に加熱すると、銅原子に結合した水分子が除去され、最終的に色が変化します。 「この変化は、空気中に置くか、水中に置くか、微量の水を含む溶媒中に置くことで元に戻すことができます。」

「これを理解した後、私たちはこの変化の物理的性質をモデル化することができました」とマドリード材料科学研究所 (ICMM-CSIC) のホセ・イグナシオ・マルティネス氏は説明する。科学者たちはその後、銅化合物を3Dプリントインクに混ぜ、いくつかの異なる形状のセンサーを印刷し、空気中と水中の両方でテストしました。これらのテストにより、3D プリントされた物体は化合物自体よりも水の存在に対して敏感であることが示されました。溶剤中では、印刷されたセンサーは 2 分以内に 0.3 ~ 4 パーセントの水を検出しました。

無水溶媒で乾燥させたり、加熱したりすると、材料は紫色に戻ります。詳細な調査により、この材料は多くの加熱サイクルを経ても安定しており、銅化合物は印刷されたセンサー全体に均一に分散していることが分かりました。さらに、この物質は空気中で少なくとも 1 年間安定しており、生物学的に関連する pH 範囲 5 ~ 7 内に収まっています。

「この研究は、非多孔性配位ポリマーから作られた初の3Dプリント複合材料を実証している」と、マドリード自治大学の共著者フェリックス・サモラ氏は述べた。 「機能的な3Dプリンティングの分野では、合成が容易で、興味深い磁気特性、導電性、光学特性を持つこの大規模な化合物ファミリーを使用する道が開かれます。」

科学者たちが学術誌「Advanced Functional Materials」に書いているように、この開発は新世代の 3D プリント可能な機能性材料への扉を開くものである。

出典: 3ders

マドリード、マドリード、デイラ、自治区、大学

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