ساخت مواد جدیدی به استحکام فلز و انعطاف‌پذیری پلاستیک

گروهی از دانشمندان آمریکایی با موفقیت ماده جدیدی ساخته‌اند که به اندازه فلز بادوام، به اندازه شیشه شفاف و به اندازه پلاستیک انعطاف‌پذیر است، اما کاملاً برای محیط زیست بی‌ضرر است.

این ماده کریستال مایع جدید با قابلیت به خاطر سپردن شکل و خود-تغییرشکلی هنگام تحریک توسط گرما، طیف وسیعی از کاربردهای آینده را در بر می‌گیرد - عکس: خورخه ویدال/دانشگاه رایس

این اثر که در ۲۲ جولای در مجله علمی Nature Communications منتشر شد، فرآیند بیوسنتز جدیدی را توصیف می‌کند که در آن به باکتری‌ها «دستور داده می‌شود» تا الیاف سلولز، خالص‌ترین ماده بیولوژیکی روی کره زمین، را تولید کنند. ورق‌های ماده بیولوژیکی حاصل، استحکام کششی تا ۵۵۳ مگاپاسکال دارند که بسیار بیشتر از مواد پلیمری معمولی است.

مواد جدید از باکتری‌ها و زیست‌شناسی مصنوعی

به گفته تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور محمد مقصود رحمان (دانشگاه هوستون)، این ماده جدید از سلولز تولید شده توسط باکتری‌ها ساخته شده است، اما تفاوت آن در این است که الیاف سلولز دیگر به صورت تصادفی تشکیل نمی‌شوند، بلکه به لطف یک سیستم چرخشی بیولوژیکی ویژه به نام "بیوراکتور چرخشی" در یک راستا قرار می‌گیرند.

سعدی، دانشجوی MASR، می‌گوید: «ما یک محفظه کشت چرخان برای هدایت حرکت باکتری‌ها هنگام تولید سلولز توسعه دادیم. کنترل جهت رشد، استحکام ماده را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد، در حالی که نرمی، شفافیت و انعطاف‌پذیری بیوپلاستیک‌ها را حفظ می‌کند.»

این ماده نه تنها بادوام‌تر است، بلکه تیم تحقیقاتی با موفقیت نانولایه‌های نیترید بور را نیز در آن ادغام کردند و به این ماده کمک کردند تا گرما را سه برابر سریع‌تر از نمونه کنترل هدایت کند و کاربردهای بالقوه‌ای در زمینه‌های الکترونیک، بسته‌بندی حرارتی و ذخیره‌سازی انرژی ایجاد کند.

بسیاری از برنامه‌های کاربردی مفید

برخلاف پلاستیک‌های مصنوعی سنتی که باعث ایجاد ریزآلودگی و آزاد شدن مواد سمی مانند BPA و فتالات می‌شوند، این ماده جدید کاملاً زیست‌تخریب‌پذیر است و می‌توان آن را به راحتی برای کاربردهای متنوعی مانند بسته‌بندی، منسوجات، مصالح ساختمانی، لوازم الکترونیکی سبز و باتری‌ها سفارشی‌سازی کرد.

سعدی تشبیه می‌کند: «این فرآیند بیوسنتز مانند آموزش دادن به تیمی از باکتری‌های منظم است. ما آنها را در جهت خاصی هدایت می‌کنیم و از آنجا محصولی با خواص مورد نظر ایجاد می‌کنیم.»

این ماده کریستال مایع جدید با قابلیت به خاطر سپردن شکل و خود-تغییرشکلی هنگام تحریک توسط گرما، مجموعه‌ای از کاربردهای آینده را در بر می‌گیرد. یکی از جهت‌های مورد انتظار برای پیاده‌سازی، ربات‌های نرم، ماشین‌های انعطاف‌پذیری است که می‌توانند بدون نیاز به ساختارهای مکانیکی پیچیده، بخزند، بلغزند و از شکاف‌های باریک عبور کنند.

در پزشکی، از این ماده می‌توان برای ساخت استنت‌ها (نگهدارنده‌های رگ‌های خونی) یا دستگاه‌های قابل کاشت در داخل بدن استفاده کرد که قابلیت انبساط و تغییر شکل با توجه به دما یا شرایط بیولوژیکی را دارند و به حداقل رساندن تهاجم و افزایش اثربخشی درمان کمک می‌کنند.

آنها همچنین نویدبخش کاربردهایی در الکترونیک خم‌شونده، حسگرهای هوشمند و ساختارهای خودبازشونده در فضا هستند.

بازگشت به موضوع

مین های

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