Vytváření nových materiálů pevných jako kov a pružných jako plast

Skupina amerických vědců úspěšně vytvořila nový materiál, který je odolný jako kov, průhledný jako sklo a pružný jako plast, ale zároveň zcela neškodný pro životní prostředí.

Díky schopnosti pamatovat si tvar a transformovat se při stimulaci teplem otevírá tento nový materiál z tekutých krystalů řadu budoucích aplikací - Foto: Jorge Vidal/Rice University

Práce, publikovaná ve vědeckém časopise Nature Communications 22. července, popisuje nový biosyntetický proces, při kterém jsou bakterie „instruovány“ k vytváření celulózových vláken, nejčistšího biologického materiálu na planetě. Výsledné desky biomateriálu mají pevnost v tahu až 553 megapascalů, což daleko převyšuje pevnost konvenčních polymerních materiálů.

Nové materiály z bakterií a syntetické biologie

Podle výzkumného týmu vedeného profesorem Muhammadem Maksudem Rahmanem (Univerzita v Houstonu) je nový materiál vytvořen z celulózy produkované bakteriemi, ale rozdíl spočívá v tom, že celulózová vlákna již nejsou formována náhodně, ale jsou uspořádána díky speciálnímu biologickému rotačnímu systému zvanému „rotující bioreaktor“.

„Vyvinuli jsme rotační kultivační komoru, která řídí pohyb bakterií při produkci celulózy,“ říká student MASR Saadi. „Řízení směru růstu výrazně zvyšuje pevnost materiálu a zároveň zachovává měkkost, průhlednost a flexibilitu bioplastů.“

Nejenže je odolnější, ale výzkumný tým také úspěšně integroval nanovrstvy nitridu boru, což pomohlo materiálu vést teplo třikrát rychleji než kontrolní vzorek, což otevírá potenciální aplikace v oblasti elektroniky, tepelného balení a skladování energie.

Mnoho užitečných aplikací

Na rozdíl od tradičních syntetických plastů, které způsobují mikroznečištění a uvolňují toxické látky, jako je BPA a ftaláty, je nový materiál zcela biologicky odbouratelný a lze jej snadno přizpůsobit pro různé účely, jako jsou obaly, textilie, stavební materiály, zelená elektronika a baterie.

„Tento proces biosyntézy je jako trénink týmu disciplinovaných bakterií,“ přirovnává Saadi. „Vedeme je určitým směrem a odtud vytváříme produkt s požadovanými vlastnostmi.“

Díky schopnosti pamatovat si tvar a transformovat se při stimulaci teplem otevírá tento nový tekutý krystalický materiál řadu budoucích aplikací. Jedním z očekávaných směrů implementace jsou měkké roboty, flexibilní stroje, které se dokáží plazit, klouzat a protlačovat úzkými mezerami bez nutnosti složitých mechanických struktur.

V medicíně lze tento materiál použít k výrobě stentů (podpor cév) nebo implantovatelných zařízení uvnitř těla, která mají schopnost roztahovat se a měnit tvar v závislosti na teplotě nebo biologických podmínkách, což pomáhá minimalizovat invazivitu a zvyšovat účinnost léčby.

Jsou také slibné pro aplikace v ohebné elektronice, inteligentních senzorech a samorozkládacích strukturách ve vesmíru.

Zpět k tématu

MINH HAI

Zdroj: https://tuoitre.vn/tao-ra-vat-lieu-moi-ben-nhu-kim-loai-deo-nhu-nhua-2025072215151939.htm