The polymers are based on recycling by-products of the food industry
Newspaper Advanced materials Reports the success of Technion researchers in creating conductive devices, relevant among other things in solar energy production and biomedical engineering, using byproducts of the food industry that would otherwise be thrown into the trash. The technology demonstrated in the article enables simple, fast, cheap and environmentally friendly production of various components including sensors for monitoring physiological indicators.
המחקר נערך בפקולטה לכימיה ע"ש שוליך בטכניון בהובלת ד"ר נדב אמדורסקי, ראש המעבדה לפולימרים ביולוגיים וביואלקטרוניקה, והדוקטורנטים ראמש ננדי ויובל אגם. לדברי ד"ר אמדורסקי, "הטרנד הירוק העובר על העולם אינו פוסח על התעשייה, וקבוצות רבות ברחבי העולם עובדות על פתרונות חדשים שיצמצמו את הזיהום הנגרם מייצור חומרים מלאכותיים ומעצם נוכחותם. אחת האלטרנטיבות היא כמובן שימוש בחומרים טבעיים, והאתגר הגדול הוא להתאים אותם לצורך הנדרש."
The two main directions in environmentally friendly chemistry are Environmental chemistry - creation of environmentally friendly materials; andsustainable chemistry - Production based on available non-perishable materials and energy-efficient processes. The current research combines these two directions through an environmentally friendly production process that produces environmentally friendly products, and this in the context of Conductive polymers.
Environmentally friendly products
Polymers are long chains of thousands of building blocks called monomers. Silk, wool and cotton fibers are examples of natural polymers, while nylon and PVC are artificial polymers. Conductive polymers They are a subset of polymers, and they are used in a huge variety of applications in electronics, energy storage, fuel cells, medicine and more. Today, these polymers are produced in expensive and polluting processes from derivatives of oil, gas and fossil fuel.
The alternative presented by the Technion researchers is protein polymers – מולקולות המצויות ברקמות ביולוגיות שונות כגון סיבי משי וצמר, קורי עכביש, שערות וציפורניים. כאן כאמור הן נלקחו מתוצרי לוואי של תעשיית המזון שאחרת היו נזרקים לאשפה. לדברי ד"ר אמדורסקי, "ההשראה לשימוש בחלבונים ליצירת פולימרים מוליכי חשמל נובעת מהתפקוד הייחודי של חלבונים בטבע, שהם האחראיים הבלעדיים להובלת נושאי מטען שונים בעולמות החי והצומח – למשל העברת המטען בתהליך הנשימה התאי או בתהליך הפוטוסינתזה בצמחים."
Inspired by natural protein structures the researchers created Transparent polymer sheets with high conductivity. These sheets are suitable for biological and biomedical uses since they are non-toxic, they decompose in the human body and they can be stretched by about 400% of their original length without significantly damaging their electrical properties. Their electrical conductivity is one of the highest found in biological materials.
לדברי ד"ר אמדורסקי, "ייצור היריעות במחקר שלנו הוא תהליך רציף (one-pot process), ספונטני, זול, מהיר, חסכוני באנרגיה ולא מזהם. במאמר אנחנו מדגימים את השימוש ביריעות אלהכ'עור מלאכותי' המנטר באופן בלתי פולשני אותות אלקטרופיזיולוגיים. אותות כאלה ממלאים תפקיד משמעותי בפעילות המוח והשרירים ולכן ניטור חיצוני שלהם הוא אתגר חשוב מאוד."
ד"ר אמדורסקי מדגיש כי מאחר שמדובר בטכנולוגיות המיועדות ליישום ולמסחור, "השיקול הכלכלי מרכזי ולכן חשוב מאוד להוזיל את תהליכי הייצור כך שיפיקו מוצר שיתחרה גם במחירו בפולימרים מבוססי פטרוכימיקלים, ולשמחתי הצלחנו בכך. זאת בנוסף לצמצום הנזק הסביבתי גם בשלב הייצור וגם בשלב השימוש. הפולימר החדש יכול להתפרק פירוק ביולוגי באופן מלא בתוך פחות מ-48 שעות, זאת בניגוד לפולימרים הסינטטיים שאינם ניתנים לפירוק ביולוגי ולכן מזהמים את עולמנו."
במחקר תמכו קרן גוטווירט (מלגה לראמש ננדי), הקרן הדו-לאומית למדע ארה"ב-ישראל, משרד המדע והטכנולוגיה ומענק PhosAgro/UNESCO/IUPAC בתחום הכימיה הירוקה. החוקרים מודים לתוכנית האנרגיה ע"ש גרנד בטכניון (GTEP) על התמיכה הכספית באמצעות תוכנית NEVET ולמכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה בטכניון (RBNI) על האפשרות להשתמש בתשתיות המחקר של המכון.
for the article in the journal Advanced materials
More of the topic in Hayadan:
