Dank seiner Fähigkeit, sich seine Form zu merken und sich unter Wärmeeinwirkung zu verändern, eröffnet dieser neue Flüssigkristallmaterialtyp eine Reihe zukünftiger Anwendungen – Foto: Jorge Vidal/Rice University
Die am 22. Juli in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie beschreibt ein neuartiges Biosyntheseverfahren, bei dem Bakterien gezielt Cellulosefasern produzieren – eines der reinsten Biomaterialien der Welt. Das Ergebnis ist ein Biomaterial mit einer Zugfestigkeit von bis zu 553 Megapascal, die die von herkömmlichen Polymermaterialien deutlich übertrifft.
Neue Materialien aus Bakterien und synthetischer Biologie.
Laut einem Forschungsteam unter der Leitung von Professor Muhammad Maksud Rahman (Universität Houston) besteht das neue Material aus von Bakterien produzierter Zellulose, unterscheidet sich aber dadurch, dass die Zellulosefasern nicht mehr zufällig gebildet werden, sondern dank eines speziellen biologischen Rotationssystems, einem sogenannten „rotierenden Bioreaktor“, ausgerichtet sind.
„Wir haben eine rotierende Kulturkammer entwickelt, um die Bewegung der Bakterien während der Zelluloseproduktion zu steuern“, sagte Doktorand MASR Saadi. „Durch die Kontrolle der Wachstumsrichtung wird die Festigkeit des Materials deutlich erhöht, während gleichzeitig seine Weichheit, Transparenz und Flexibilität erhalten bleiben, ähnlich wie bei Biokunststoffen.“
Das Material ist nicht nur haltbarer, sondern dem Forschungsteam gelang es auch, Bornitrid-Nanoschichten zu integrieren, wodurch es Wärme dreimal schneller leitet als die Kontrollprobe. Dies eröffnet potenzielle Anwendungsmöglichkeiten in der Elektronik, der thermischen Verpackung und der Energiespeicherung.
Viele nützliche Anwendungen
Im Gegensatz zu herkömmlichen synthetischen Kunststoffen, die Mikroverschmutzung verursachen und giftige Substanzen wie BPA und Phthalate freisetzen, ist das neue Material vollständig biologisch abbaubar und lässt sich leicht für eine breite Palette von Anwendungen wie Verpackungen, Textilien, Baumaterialien, umweltfreundliche Elektronik und Batterien anpassen.
„Dieser Biosyntheseprozess ist wie das Training eines disziplinierten Bakterienteams“, sagte Saadi und nutzte dabei eine Analogie. „Wir lenken sie in eine bestimmte Richtung und erzeugen so ein Produkt mit den gewünschten Eigenschaften.“
Dank seiner Fähigkeit, sich seine Form zu merken und sich unter Wärmeeinwirkung zu verändern, eröffnet dieser neue Flüssigkristallmaterialtyp eine Reihe zukünftiger Anwendungen. Eine der vielversprechendsten Anwendungen ist die Softrobotik – flexible Maschinen, die kriechen, schlängeln und sich durch enge Spalten zwängen können, ohne dass komplexe mechanische Mechanismen erforderlich sind.
In der Medizin kann dieses Material zur Herstellung von Stents (Gefäßstützen) oder implantierbaren Geräten im Körper verwendet werden, die flexibel sind und ihre Form je nach Temperatur oder biologischen Bedingungen verändern, wodurch die Invasivität minimiert und die Wirksamkeit der Behandlung erhöht wird.
Darüber hinaus bieten sie vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten in flexiblen elektronischen Geräten, intelligenten Sensoren und sich selbst entfaltenden Strukturen im Weltraum.
Quelle: https://tuoitre.vn/tao-ra-vat-lieu-moi-ben-nhu-kim-loai-deo-nhu-nhua-2025072215151939.htm
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