Investigadores del Instituto de Investigación Científica e Industrial de la Universidad de Osaka introdujeron un nuevo método de fabricación en fase líquida para producir películas de nanocelulosa con múltiples ejes de alineación. Usando métodos de impresión 3-D para un mayor control, este trabajo puede conducir a dispositivos ópticos y térmicos más baratos y respetuosos con el medio ambiente.

Desde que apareció en el programa de televisión original "Star Trek" en la década de 1960, el juego de ajedrez tridimensional se ha utilizado como metáfora del pensamiento sofisticado. Ahora, Los investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado su propia versión con aplicaciones potenciales en óptica avanzada y pantallas de teléfonos inteligentes de bajo costo.

Muchos dispositivos ópticos existentes, incluidas las pantallas de cristal líquido (LCD) que se encuentran en los televisores de pantalla plana más antiguos, dependen de moléculas largas en forma de aguja alineadas en la misma dirección. Sin embargo, Conseguir que las fibras se alineen en múltiples direcciones en el mismo dispositivo es mucho más difícil. Tener un método que pueda producir fibras ópticas de manera confiable y económica aceleraría la fabricación de pantallas de bajo costo o incluso "electrónica de papel", computadoras que podrían imprimirse a partir de materiales biodegradables bajo demanda.

Celulosa, el componente principal del algodón y la madera, es un recurso renovable abundante hecho de moléculas largas. Las nanocelulosas son nanofibras hechas de cadenas moleculares de celulosa alineadas uniaxialmente que tienen diferentes propiedades ópticas y de conducción de calor en una dirección en comparación con la otra.

En una investigación recientemente publicada del Instituto de Investigación Científica e Industrial de la Universidad de Osaka, La nanocelulosa se extrajo de las piñas de mar, una especie de ascidia. Luego, los investigadores utilizaron patrones tridimensionales en fase líquida, que combinó el hilado húmedo de nanofibras con la precisión de la impresión 3D. Un robot triaxial hecho a medida dispensó una suspensión acuosa de nanocelulosa en un baño de coagulación de acetona.

"Desarrollamos esta técnica de modelado tridimensional en fase líquida para permitir la alineación de nanocelulosa a lo largo de cualquier eje preferido, "dice el primer autor Kojiro Uetani. La dirección de los patrones podría programarse para que formara un patrón de tablero de ajedrez alterno de fibras alineadas vertical y horizontalmente.

Para demostrar el método, una película estaba intercalada entre dos películas polarizadoras ortogonales. En las condiciones de visualización adecuadas, apareció un patrón de tablero de ajedrez birrefringente. También midieron las propiedades de transferencia térmica y retardo óptico.

"Nuestros hallazgos podrían ayudar en el desarrollo de materiales ópticos y electrónica de papel de próxima generación, ", dice el autor principal Masaya Nogi." Este podría ser el comienzo de técnicas ascendentes para construir materiales ópticos y térmicos sofisticados y energéticamente eficientes ".