Of het nu een machine, gebouw of vliegtuig is, het is altijd handig om te weten of een onderdeel onderhevig is aan mechanische belasting. Een nieuw materiaal maakt gebruik van geïntegreerde lichtgevende algen om inspecteurs snel en eenvoudig te informeren. De experimentele stof, ontwikkeld door wetenschappers van de Universiteit van Californië, San Diego, is voornamelijk gemaakt van op zeewier gebaseerde polymeren, alginaten genaamd, gecombineerd met levende, eencellige algen, dinoflagellaten genaamd. Het bevat ook een polymeer genaamd poly(ethyleenglycol)diacrylaat, waardoor het bestand is tegen zware belastingen.
In de oceaan produceren dinoflagellaten lichtflitsen om roofdieren af te schrikken. In kleine structuren die 3D-geprint zijn met het nieuwe materiaal, gloeien ze ook wanneer het materiaal wordt samengedrukt, uitgerekt of gedraaid - hoe groter de mechanische spanning, hoe helderder het licht.
Belangrijk is dat mechanische spanningssensoren gemaakt van dit materiaal geen voeding of elektronica nodig hebben. Toch hebben dinoflagellaten regelmatige licht- en donkercycli nodig om te kunnen fotosynthetiseren - de energie die uit licht wordt gewonnen, wordt gebruikt om bioluminescentie in het donker te produceren. Tot nu toe vergen de 3D-geprinte structuren weinig onderhoud en kunnen ze ongeveer vijf maanden functioneren onder ‘zware omstandigheden’.
Eenmaal verder ontwikkeld, is het denkbaar dat dit materiaal ook toepassingen zou kunnen hebben op gebieden zoals zachte robotica of medische implantaten, die lichtsignalen gebruiken om medicijnladingen vrij te geven of behandelingen te leveren.
"Het huidige werk demonstreert een eenvoudige manier om levende en niet-levende componenten te combineren om nieuwe materialen te creëren die zichzelf in stand houden en gevoelig zijn voor fundamentele mechanische stimuli die in de natuur voorkomen", zegt Chenghai Li, een doctoraalstudent in het laboratorium van professor Shengqiang Cai, hoofdauteur van het onderzoek.
Een artikel over het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances. In de onderstaande video zien we een structuur gemaakt van deze materiaalgloed.