Menneskehår bruges til at lave fleksible skærme til smarte enheder

Forskere fra Queensland University of Technology og Griffith University har udviklet en metode til at forvandle små hårstrå til carbon nanodots, som er små, ensartede prikker, der er en milliontedel af en millimeter. For at producere carbon nanodots, de udviklede en totrinsproces, der involverede nedbrydning af hårene og derefter afbrænding ved 240 grader Celsius.

Lektor Prashant Sonar og professor Ken (Kostya) Ostrikov, der er efterforskere ved QUT Center for Materials Science, sagde forskningen offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer var det første eksempel på, at menneskehårsaffald blev omdannet til stærkt selvlysende kulnanomateriale, hvorfra der blev fremstillet fleksible lysemitterende apparater.

De forarbejdede nanodotter blev ensartet dispergeret i en polymer og fik derefter lov til at samle sig selv for at danne "nano-øer", eller små grupperinger af nanodotterne. Dannelsen af ​​øer bevarer emissionen fra et materiale i fast tilstand, som i det væsentlige er nødvendigt for at inkorporere ethvert nanomateriale i en enhed.

Disse nano-øer blev brugt som et aktivt lag i organiske lysemitterende dioder (OLED) -enheder.

Enheden lyser med en blå farve, når en beskeden spænding, omtrent lig med to eller tre blyantbatterier, blev anvendt på enheden.

"Affald er et stort problem, "Professor Sonar sagde." Menneskehår afledte kulstofprikbaserede organiske lysemitterende enheder kunne bruges til nogle indendørs applikationer, såsom smart emballage.

Han fortsatte, "De kan også bruges, hvor der kræves en lille lyskilde, f.eks. I skilte eller i smarte bånd, og kan bruges i medicinsk udstyr på grund af materialets ikke-toksicitet."

Ph.d. studerende Amandeep Singh Pannu sagde fra starten af ​​sin doktorgradsforskning, at han havde været meget opsat på at bruge affald og gøre det til et værdifuldt materiale.

Professor Sonar sagde, at der kunne være mange anvendelser til små og billige fleksible OLED -skærme på Internet of Things (IoT) -enheder.

Et hypotetisk eksempel er en smart mælkeflaske, med en sensor indbygget til at give en real-time opdatering af mælkens udløb, med disse oplysninger vist på en skærm på ydersiden.

Professor Sonar sagde, at grunden til, at forskerne valgte hår til at ekstrahere kulstofprikker, frem for noget andet, var, at hår var en naturlig kilde til kulstof og nitrogen, som er nøgleelementer for at opnå lysemitterende partikler. En anden faktor var, at det at finde en praktisk anvendelse til affaldshår kunne forhindre det i at ende på losseplads.

Menneskehår består af proteiner (polymerer af aminosyrer), herunder keratin, som går i stykker ved kontrolleret opvarmning. Det resterende materiale efter opvarmning har både kulstof og nitrogen indlejret i dets molekylære struktur, hvilket giver det gunstige elektroniske egenskaber.

Professor Sonar sagde, at kulstof -nanodotterne fra menneskehår ikke lyste stærkt nok til at kunne bruges på tv -skærme, men kunne bruges i en række fleksible skærme fra bærbare enheder til smart emballage.

"Vi har bevist, at det virker for menneskehår. Vi er nu interesserede i, om vi kunne få de samme resultater fra dyrehår, "Sagde professor Sonar

"Måske kunne vi producere fleksible OLED'er ved hjælp af små uldstrenge fra får eller rester af hundehår fra kæledyrsplejesaloner."

Singh vil fortsætte sit forskningsarbejde i denne retning under professor Ostrikov og Sonar for at undersøge flere muligheder for at bruge disse carbon nanostrukturer til fremtidig elektronik og underliggende nanovidenskab.

Professor Sonar, Professor Ostrikov, og forskerteamet, herunder hr. Singh, og i samarbejde med professor Qin Li fra Griffith University, have also published further research in the journal Sustainable Materials and Technologies on how carbon dots made from human hair could also be used to develop a sensor that can perform real-time monitoring of chloroform levels in water treatment systems.

Chloroform is one of the by-products when chlorine is used for water disinfection. The World Health Organization (WHO) has set a safe limit of chloroform of less than 300 parts per billion in drinking water.

Professor Sonar said the research had found the carbon dots made from human hair responded to the presence of chloroform with high sensitivity and selectivity.

"The creation of valuable material from human hair waste that has potential uses in both display and sensing opens up an opportunity towards a circular economy and sustainable material technology, " han sagde.