Het ontwikkelen van nieuwe materialen die net zo duurzaam zijn als metaal en net zo flexibel als plastic.

Een team van Amerikaanse wetenschappers is erin geslaagd een nieuw materiaal te ontwikkelen dat net zo sterk is als metaal, net zo transparant als glas en net zo flexibel als plastic, maar volledig milieuvriendelijk is.

Dankzij het vermogen om vormen te onthouden en van vorm te veranderen onder invloed van warmte, opent dit nieuwe type vloeibaar kristalmateriaal een scala aan toekomstige toepassingen. - Foto: Jorge Vidal/Rice University

De studie, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications op 22 juli, beschrijft een nieuw biosyntheseproces waarbij bacteriën worden "geïnstrueerd" om cellulosevezels te produceren, een van de zuiverste biomaterialen ter wereld. Het resultaat is een biomateriaal met een treksterkte tot 553 megapascal, wat die van conventionele polymere materialen ruimschoots overtreft.

Nieuwe materialen uit bacteriën en synthetische biologie.

Volgens een onderzoeksteam onder leiding van professor Muhammad Maksud Rahman (Universiteit van Houston) is het nieuwe materiaal gemaakt van cellulose geproduceerd door bacteriën, maar verschilt het doordat de cellulosevezels niet langer willekeurig gevormd zijn, maar geordend dankzij een speciaal biologisch rotatiesysteem, een zogenaamde "roterende bioreactor".

"We hebben een roterende kweekkamer ontwikkeld om de beweging van bacteriën te sturen tijdens hun celluloseproductie", aldus promovendus MASR Saadi. "Door de groeirichting te controleren, wordt de sterkte van het materiaal aanzienlijk verhoogd, terwijl de zachtheid, transparantie en flexibiliteit behouden blijven, vergelijkbaar met bioplastics."

Het materiaal is niet alleen duurzamer, maar het onderzoeksteam heeft ook succesvol nanolagen van boornitride geïntegreerd, waardoor het materiaal warmte drie keer sneller geleidt dan het controlemateriaal. Dit opent potentiële toepassingen in elektronica, thermische verpakkingen en energieopslag.

Veel nuttige toepassingen

In tegenstelling tot traditionele synthetische kunststoffen, die microvervuiling veroorzaken en giftige stoffen zoals BPA en ftalaten vrijgeven, is het nieuwe materiaal volledig biologisch afbreekbaar en gemakkelijk aanpasbaar voor een breed scala aan toepassingen, zoals verpakkingen, textiel, bouwmaterialen, groene elektronica en batterijen.

"Dit biosyntheseproces is vergelijkbaar met het trainen van een gedisciplineerd team bacteriën," zei Saadi, gebruikmakend van een analogie. "We sturen ze in een specifieke richting en creëren van daaruit een product met de gewenste eigenschappen."

Dankzij het vermogen om vormen te onthouden en van vorm te veranderen onder invloed van warmte, opent dit nieuwe type vloeibaar kristalmateriaal een scala aan toekomstige toepassingen. Een veelbelovende toepassing is zachte robotica: flexibele machines die kunnen kruipen, glijden en zich door smalle ruimtes kunnen wringen zonder complexe mechanische mechanismen.

In de geneeskunde kan dit materiaal worden gebruikt voor het maken van stents (vasculaire ondersteuningen) of implanteerbare apparaten in het lichaam die flexibel zijn en van vorm veranderen afhankelijk van de temperatuur of biologische omstandigheden, waardoor de invasiviteit wordt geminimaliseerd en de effectiviteit van de behandeling wordt verhoogd.

Daarnaast bieden ze veelbelovende mogelijkheden voor toepassingen in flexibele elektronische apparaten, slimme sensoren en zelfontplooiende structuren in de ruimte.

Terug naar het onderwerp

MINH HAI

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