Új anyagok létrehozása, amelyek olyan erősek, mint a fém, és olyan rugalmasak, mint a műanyag

Egy amerikai tudósokból álló csoport sikeresen létrehozott egy új anyagot, amely ugyanolyan tartós, mint a fém, olyan átlátszó, mint az üveg, és olyan rugalmas, mint a műanyag, ugyanakkor teljesen ártalmatlan a környezetre.

Azáltal, hogy képes megjegyezni az alakját és hő hatására önmagát átalakítani, ez az új folyadékkristályos anyag számos jövőbeli alkalmazási lehetőséget nyit meg - Fotó: Jorge Vidal/Rice Egyetem

A Nature Communications tudományos folyóiratban július 22-én megjelent munka egy új bioszintézisfolyamatot ír le, amelyben a baktériumokat „utasítják” cellulózrostok, a bolygó legtisztább biológiai anyagának előállítására. Az így létrejövő bioanyag-lapok szakítószilárdsága akár 553 megapascal is lehet, ami messze meghaladja a hagyományos polimer anyagokét.

Új anyagok baktériumokból és szintetikus biológiából

Muhammad Maksud Rahman professzor (Houstoni Egyetem) vezette kutatócsoport szerint az új anyagot baktériumok által termelt cellulózból állítják elő, de a különbség az, hogy a cellulózrostok már nem véletlenszerűen alakulnak ki, hanem egy speciális biológiai forgó rendszernek, az úgynevezett „forgó bioreaktornak” köszönhetően rendeződnek el.

„Kifejlesztettünk egy forgó tenyésztőkamrát, hogy irányítsuk a baktériumok mozgását, miközben cellulózt termelnek” – mondja Saadi, a MASR hallgatója. „A növekedési irány szabályozása jelentősen növeli az anyag szilárdságát, miközben megőrzi a bioműanyagok puhaságát, átlátszóságát és rugalmasságát.”

Nemcsak tartósabb, de a kutatócsoport sikeresen integrált bór-nitrid nanorétegeket is, aminek köszönhetően az anyag háromszor gyorsabban vezeti a hőt, mint a kontrollminta, ami potenciális alkalmazási lehetőségeket nyit meg az elektronika, a hőcsomagolás és az energiatárolás területén.

Sok hasznos alkalmazás

A hagyományos szintetikus műanyagokkal ellentétben, amelyek mikroszennyezést okoznak és mérgező anyagokat, például BPA-t és ftalátokat bocsátanak ki, az új anyag teljesen biológiailag lebomló, és könnyen testreszabható különféle felhasználási módokhoz, például csomagoláshoz, textilekhez, építőanyagokhoz, zöld elektronikához és akkumulátorokhoz.

„Ez a bioszintézis folyamata olyan, mint egy csapat fegyelmezett baktérium kiképzése” – hasonlítja Saadi a folyamatot. „Egy bizonyos irányba tereljük őket, és onnan kiindulva létrehozzuk a kívánt tulajdonságokkal rendelkező terméket.”

Azáltal, hogy képes megjegyezni az alakját és hő hatására önmagát átalakítani, ez az új folyadékkristályos anyag számos jövőbeli alkalmazási lehetőséget nyit meg. A megvalósítás egyik várható iránya a lágy robotok, azaz a rugalmas gépek, amelyek képesek kúszni, csúszkálni és szűk réseken átpréselődni komplex mechanikai szerkezetek nélkül.

Az orvostudományban ezt az anyagot stentek (véredény-támaszok) vagy a testbe beültethető eszközök készítésére lehet használni, amelyek képesek a hőmérséklet vagy a biológiai körülmények függvényében tágulni és alakot változtatni, ezáltal minimalizálva az invázió mértékét és növelve a kezelés hatékonyságát.

Ígéretes alkalmazási lehetőségeket kínálnak hajlítható elektronikában, intelligens érzékelőkben és az űrben öntelepülő szerkezetekben is.

Vissza a témához

MINH HAI

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