從人類頭發(fā)廢棄物中創(chuàng)造出有價(jià)值的柔性O(shè)LED

大家都知道，人類頭發(fā)屬于蛋白質(zhì)，但是你有了解過廢棄的頭發(fā)也可以去完成科學(xué)研究，將人類毛發(fā)轉(zhuǎn)化為高發(fā)光碳納米材料，并被進(jìn)一步制造成柔性發(fā)光器件，是不是很神奇呢?

來(lái)自昆士蘭科技大學(xué)和格里菲斯大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種將頭發(fā)絲變成碳納米點(diǎn)的方法，這些碳納米點(diǎn)是百萬(wàn)分之一毫米的微小均勻的點(diǎn)。為了生產(chǎn)碳納米點(diǎn)，他們開發(fā)了一個(gè)兩步過程，包括分解毛發(fā)，然后在240攝氏度的溫度下燃燒它們。

昆士蘭科技大學(xué)材料科學(xué)中心的首席研究員Ken(Kostya)Ostrikov教授和Prashant Sonar副教授說(shuō)，發(fā)表在《Advanced Materials》雜志上的這項(xiàng)研究是將人類毛發(fā)轉(zhuǎn)化為高發(fā)光碳納米材料的第一個(gè)實(shí)例，并被進(jìn)一步制造成柔性發(fā)光器件。

經(jīng)過處理的納米點(diǎn)被均勻地分散在聚合物中，然后讓其自組裝形成 "納米島"，或納米點(diǎn)的小群。島嶼的形成保留了材料在固態(tài)下的發(fā)射，這對(duì)于將任何納米材料整合到設(shè)備中是必須的。

這些納米島被用作有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)器件中的活性層。當(dāng)適度的電壓，大約相當(dāng)于兩三節(jié)鉛筆電池，被施加到設(shè)備上時(shí)，設(shè)備就會(huì)亮起藍(lán)色。

Sonar教授說(shuō)："人類毛發(fā)衍生的碳點(diǎn)基有機(jī)發(fā)光器件可以用于一些室內(nèi)應(yīng)用，如智能包裝。它們還可以用于需要小光源的地方，如標(biāo)牌或智能帶中，并且由于材料的無(wú)毒性，可以用于醫(yī)療設(shè)備。"

博士生Amandeep Singh Pannu表示，從博士研究開始，他就非常想利用廢物，將其變成有價(jià)值的材料。Sonar教授說(shuō)，小型和廉價(jià)的柔性O(shè)LED顯示器在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備上可能有很多用途。

一個(gè)假設(shè)的例子是一個(gè)智能牛奶瓶，里面內(nèi)置一個(gè)傳感器，可以實(shí)時(shí)更新牛奶的到期時(shí)間，并將這些信息顯示在外面的屏幕上。

Sonar教授說(shuō)，研究人員之所以選擇頭發(fā)來(lái)提取碳點(diǎn)，而不是其他東西，是因?yàn)轭^發(fā)是碳和氮的天然來(lái)源，而碳和氮是獲得發(fā)光粒子的關(guān)鍵元素。另一個(gè)因素是，為廢棄毛發(fā)找到一個(gè)實(shí)際用途，可以避免其最終被填埋。

人的頭發(fā)是由包括角蛋白在內(nèi)的蛋白質(zhì)(氨基酸的聚合物)組成的，在受控的加熱下會(huì)分解。加熱后剩余的材料在其分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)嵌入了碳和氮，這使其具有有利的電子特性。

索納教授表示，從人類頭發(fā)中產(chǎn)生的碳納米點(diǎn)并沒有足夠的亮度，無(wú)法用于電視屏幕，但可以用于從可穿戴設(shè)備到智能包裝的一系列柔性屏幕。

"我們已經(jīng)證明了它對(duì)人類頭發(fā)是有效的。我們現(xiàn)在感興趣的是，我們是否能從動(dòng)物毛發(fā)中獲得同樣的結(jié)果。"Sonar教授說(shuō)。"也許我們可以利用羊身上的小股羊毛或?qū)櫸锩廊菰菏Ｏ碌墓访珌?lái)生產(chǎn)柔性O(shè)LED。"

Singh將在Ostrikov教授和Sonar教授的帶領(lǐng)下繼續(xù)這一方向的研究工作，探索更多的機(jī)會(huì)，將這些碳納米結(jié)構(gòu)用于未來(lái)的電子學(xué)和基礎(chǔ)納米科學(xué)。

該研究團(tuán)隊(duì)，還與格里菲斯大學(xué)的Qin Li教授合作，在《Sustainable Materials and Technologies》雜志上發(fā)表了進(jìn)一步的研究報(bào)告，研究如何將人類頭發(fā)制成的碳點(diǎn)也用于開發(fā)一種能夠?qū)λ幚硐到y(tǒng)中氯仿水平進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的傳感器。

氯仿是氯用于水消毒時(shí)的副產(chǎn)品之一。世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定，飲用水中氯仿的安全限量為十億分之300以下。

Sonar教授說(shuō)，研究發(fā)現(xiàn)，用人類頭發(fā)制成的碳點(diǎn)對(duì)氯仿的存在具有很高的敏感性和選擇性。

"從人類頭發(fā)廢棄物中創(chuàng)造出有價(jià)值的材料，在顯示和傳感方面都有潛在用途，這為實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)材料技術(shù)提供了機(jī)會(huì)。"他說(shuō)。

論文標(biāo)題為《BiowasteDerived, SelfOrganized Arrays of HighPerformance 2D Carbon Emitters for Organic LightEmitting Diodes》。