Δημιουργώντας νέα υλικά τόσο ανθεκτικά όσο το μέταλλο και τόσο εύκαμπτα όσο το πλαστικό

Μια ομάδα Αμερικανών επιστημόνων δημιούργησε με επιτυχία ένα νέο υλικό που είναι τόσο ανθεκτικό όσο το μέταλλο, τόσο διαφανές όσο το γυαλί και τόσο εύκαμπτο όσο το πλαστικό, αλλά είναι εντελώς ακίνδυνο για το περιβάλλον.

Με την ικανότητα να θυμάται το σχήμα και να αυτομετασχηματίζεται όταν διεγείρεται από θερμότητα, αυτό το νέο υλικό υγρών κρυστάλλων ανοίγει μια σειρά από μελλοντικές εφαρμογές - Φωτογραφία: Jorge Vidal/Πανεπιστήμιο Rice

Η εργασία, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications στις 22 Ιουλίου, περιγράφει μια νέα διαδικασία βιοσύνθεσης στην οποία τα βακτήρια «λαμβάνουν οδηγίες» να δημιουργήσουν ίνες κυτταρίνης, το καθαρότερο βιολογικό υλικό στον πλανήτη. Τα φύλλα βιοϋλικού που προκύπτουν έχουν αντοχή σε εφελκυσμό έως και 553 μεγαπασκάλ, ξεπερνώντας κατά πολύ αυτή των συμβατικών πολυμερών υλικών.

Νέα υλικά από βακτήρια και συνθετική βιολογία

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Muhammad Maksud Rahman (Πανεπιστήμιο του Χιούστον), το νέο υλικό δημιουργείται από κυτταρίνη που παράγεται από βακτήρια, αλλά η διαφορά είναι ότι οι ίνες κυτταρίνης δεν σχηματίζονται πλέον τυχαία αλλά ευθυγραμμίζονται χάρη σε ένα ειδικό βιολογικό περιστρεφόμενο σύστημα που ονομάζεται «περιστρεφόμενος βιοαντιδραστήρας».

«Αναπτύξαμε έναν περιστρεφόμενο θάλαμο καλλιέργειας για να κατευθύνουμε την κίνηση των βακτηρίων καθώς παράγουν κυτταρίνη», λέει ο φοιτητής του MASR, Saadi. «Ο έλεγχος της κατεύθυνσης ανάπτυξης αυξάνει σημαντικά την αντοχή του υλικού, διατηρώντας παράλληλα την απαλότητα, τη διαφάνεια και την ευελιξία των βιοπλαστικών».

Όχι μόνο είναι πιο ανθεκτικό, αλλά η ερευνητική ομάδα ενσωμάτωσε επίσης με επιτυχία νανοστρώσεις νιτριδίου του βορίου, βοηθώντας το υλικό να άγει τη θερμότητα τρεις φορές πιο γρήγορα από το δείγμα ελέγχου, ανοίγοντας πιθανές εφαρμογές στους τομείς της ηλεκτρονικής, της θερμικής συσκευασίας και της αποθήκευσης ενέργειας.

Πολλές χρήσιμες εφαρμογές

Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά συνθετικά πλαστικά που προκαλούν μικρορύπανση και απελευθερώνουν τοξικές ουσίες όπως BPA και φθαλικές ενώσεις, το νέο υλικό είναι πλήρως βιοδιασπώμενο και μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί για μια ποικιλία χρήσεων, όπως συσκευασίες, υφάσματα, δομικά υλικά, πράσινα ηλεκτρονικά και μπαταρίες.

«Αυτή η διαδικασία βιοσύνθεσης είναι σαν την εκπαίδευση μιας ομάδας πειθαρχημένων βακτηρίων», παρομοιάζει ο Saadi. «Τα καθοδηγούμε προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση και από εκεί δημιουργούμε ένα προϊόν με τις επιθυμητές ιδιότητες».

Με την ικανότητα να θυμάται το σχήμα και να αυτομετασχηματίζεται όταν διεγείρεται από θερμότητα, αυτό το νέο υλικό υγρών κρυστάλλων ανοίγει μια σειρά από μελλοντικές εφαρμογές. Μία από τις αναμενόμενες κατευθύνσεις υλοποίησης είναι τα μαλακά ρομπότ, εύκαμπτες μηχανές που μπορούν να σέρνονται, να γλιστρούν και να περνούν μέσα από στενά κενά χωρίς την ανάγκη πολύπλοκων μηχανικών δομών.

Στην ιατρική, αυτό το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή στεντ (υποστηρικτικών αγγείων) ή εμφυτεύσιμων συσκευών μέσα στο σώμα, οι οποίες έχουν την ικανότητα να διαστέλλονται και να αλλάζουν σχήμα ανάλογα με τη θερμοκρασία ή τις βιολογικές συνθήκες, συμβάλλοντας στην ελαχιστοποίηση της επεμβατικότητας και στην αύξηση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας.

Είναι επίσης πολλά υποσχόμενα για εφαρμογές σε εύκαμπτα ηλεκτρονικά, έξυπνους αισθητήρες και αυτοαναπτυσσόμενες δομές στο διάστημα.

Επιστροφή στο θέμα

ΜΙΝΧ ΧΑΪ

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