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Scientific Reports volume 12, numero articolo: 18264 (2022) Citare questo articolo

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È noto che lo stoccaggio della microenergia, conveniente per la combinazione con la raccolta di energia, viene realizzato mediante microincapsulamento con vari materiali del guscio, la sua applicazione è limitata al terreno. Qui, siamo riusciti a fabbricare una matrice di microcapsule di silicone che incapsula un elettrolita liquido ionico in grado di immagazzinare energia minima in una soluzione di NaCl, nonché un metodo di generazione di energia minima. La gomma siliconica ad eccimeri ArF irradiata con laser sotto le microsfere di silice è stata rigonfiata fotochimicamente e periodicamente dalla fotodissociazione del silicone. Accompagnati dai microrigonfiamenti, i siliconi di peso molecolare inferiore generati sono stati espulsi lungo una curvatura di ciascuna microsfera per racchiudere le microsfere. Dopo l'attacco chimico, le matrici di microcapsule di silicone sono diventate vuote. Inoltre, ciascuna microcapsula cava di silicone potrebbe intrappolare un liquido ionico nel vuoto. Inoltre, le microcapsule di silicone prima e dopo il liquido ionico incapsulante hanno mostrato una proprietà superidrofobica o quasi superidrofobica. Di conseguenza, le matrici di microcapsule di silicone potrebbero essere confinate in un traferro uniforme di una regione elettricamente isolata nella soluzione di NaCl. Ciò significa che ciascuna microcapsula di silicone che incapsula il liquido ionico come elettroliti consente di funzionare come un condensatore elettrico a doppio strato per l’accumulo di microenergia, con l’obiettivo di connettersi con i dispositivi Internet of Things che funzionano sott’acqua di mare.

La microincapsulazione ha una lunga storia, iniziata con la creazione di cellule viventi. La maggior parte delle piante o degli animali unicellulari sono esempi viventi di microincapsulazione1. Le funzioni più importanti della microincapsulazione sono la protezione delle sostanze interne e il controllo del flusso delle sostanze attraverso la membrana cellulare. D’altro canto, la carta autocopiante è stata uno dei primi esempi di applicazione artificiale riuscita della microincapsulazione2. Attualmente la microincapsulazione può essere definita come un processo in cui piccole particelle o goccioline del principio attivo vengono circondate da un rivestimento o incorporate in un materiale polimerico, per dare piccole capsule che possono variare da submicron a diversi millimetri con molte proprietà utili3. Il materiale racchiuso rappresenta il nucleo e il materiale che ricopre attorno al nucleo è chiamato guscio o parete del guscio.

La microincapsulazione è anche una tecnologia importante dal punto di vista della micro/nanolavorazione dei materiali e negli ultimi anni ha progredito espandendo le sue applicazioni4,5. Le ragioni per richiedere la microincapsulazione non sono le stesse, ma fondamentalmente è necessaria per isolare un materiale centrale dall'ambiente circostante, oltre a rilasciarlo quando e dove serve. Una delle applicazioni che sfrutta al meglio le sue caratteristiche è un sistema di somministrazione di farmaci6. Il sistema di somministrazione dei farmaci serve a controllare la distribuzione dei farmaci nel corpo in modo quantitativo, spaziale e temporale. Sono state segnalate numerose microincapsulazioni diverse per i sistemi di somministrazione di farmaci7,8,9. Come altra applicazione efficace, la tecnologia viene utilizzata per l'autoriparazione per sviluppare metodi di rivestimento unici10,11,12. In ogni caso la parete del guscio dovrà essere rotta al momento dell'utilizzo. D'altro canto, la microincapsulazione può essere utilizzata anche per lo stoccaggio di materiali come micro/nanocontenitori13,14. In astronomia, nel campione restituito dall'asteroide Ryugu, si è scoperto che una materia organica alifatica ricca di carbonio era concentrata in minerali di silicato idrato a grana grossa. Ciò significa che i minerali silicati idrati a grana grossa come parete del guscio divennero culle di materia organica e acqua e furono trasportati sulla terra intatti15. Per le applicazioni energetiche, i materiali a cambiamento di fase sono stati racchiusi in varie pareti a guscio per l'accumulo di energia termica16,17,18,19,20. In questo caso, tuttavia, le microcapsule fabbricate sono sostanzialmente separate e indipendenti. Inoltre, in alcuni rapporti, sembra essere difficile controllare la forma e le dimensioni in modo uniforme.