Ein Team von Maschinenbauingenieuren bei Penn State hat eine Flüssigkeitsmembran entwickelt, die als Umkehrfilter fungiert und den Durchgang großer Objekte ermöglicht, während kleine blockiert werden. Das flüssige Material, das die Eigenschaften der Zellmembran kopiert, kann sich selbst heilen und stabilisiert. Es wirkt gegen die Intuition wie der Gegenpol eines herkömmlichen Siebs. Der Filter und die Siebe gehören zu den einfachsten und am einfachsten zu verstehenden Werkzeugen.
Wenn zum Beispiel ein Sieb mit Puderzucker und getrockneten Erbsen gefüllt ist, wird es gerührt. Durch die Löcher im Sieb können die feinen Zuckerpartikel hindurchtreten, während die großen Erbsen zurückbleiben. Dies ist ein Prinzip, das in allen Bereichen angewendet wird, von Kaffeefiltern bis hin zu hoch entwickelten Reinigungssystemen. Die Idee, an der das Penn State-Team arbeitete, war die Entwicklung eines Systems, das umgekehrt funktioniert – das heißt, Erbsen passieren lässt, während Zucker zurückbleibt.
Die Grundidee ist, dass diese Membranen in einer ringförmigen Seifenlösung in einem blasenblasenden Spielzeug suspendiert sind. Diese Membranen härten selbst als Oberflächenspannungsschicht auf einem Glas Wasser aus. Wenn Sie einen Finger oder einen anderen Gegenstand durch die Membran drücken, wird diese geschlossen. Wenn Sie das Objekt entfernen, wird das Loch geschlossen. Das Schlaue ist, dass diese Membranen große Objekte passieren lassen können, während kleinere blockiert werden. Dies geschieht, weil anstelle von Löchern in der Membran zur Trennung die kinetische Energie des Objekts verwendet wird, wenn es auf die Schicht trifft.
Tak-Sing Wong, Professor für frühe Karriere in der Wormley-Familie und Assistenzprofessor für Maschinenbau und Biomedizintechnik, sagte: „Typischerweise ist ein kleineres Objekt aufgrund seiner geringeren Masse mit einer geringeren kinetischen Energie verbunden. Dann passiert das größte Objekt mit der höchsten kinetischen Energie die Membran, während das kleinste Objekt mit der niedrigsten kinetischen Energie erhalten bleibt. “
Es besteht aus Wasser und einer Vielzahl von Substanzen, die die Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Luft stabilisieren. Die Membran ähnelt in ihrer Struktur einer lebenden Zelle. Die ersten Prototypen, die aus Seife hergestellt wurden. Dies wurde später modifiziert, um es stärker zu machen und ihm antibakterielle und geruchsneutralisierende Eigenschaften zu verleihen. Es kann auch länger halten oder für bestimmte Gase undurchlässig sein. Das Penn State Team sieht eine Vielzahl von Anwendungen für die neue Membran, sobald sie perfektioniert ist. Es kann als Operationsfilm in Katastrophengebieten oder auf Schlachtfeldern verwendet werden, um Infektionen zu verhindern. Da es von selbst heilt, kann es als eine Art Mini-Operationssaal fungieren, der über einer Wunde platziert werden kann, während Chirurgen ihre Instrumente durch die Membran führen, während Keime auf der Membran verbleiben. Wong sagte: “Der Membranfilter könnte verhindern, dass Keime, Staub oder Allergene eine offene Wunde erreichen, während ein Arzt die Operation sicher durchführen kann. Diese Membran könnte dies ermöglichen. “
