Dzięki zdolności zapamiętywania kształtu i przekształcania się pod wpływem ciepła ten nowy rodzaj materiału ciekłokrystalicznego otwiera szereg przyszłych zastosowań – Zdjęcie: Jorge Vidal/Uniwersytet Rice’a
Badanie, opublikowane 22 lipca w czasopiśmie naukowym „Nature Communications” , opisuje nowatorski proces biosyntezy, w którym bakterie są „instruowane” do produkcji włókien celulozowych, jednego z najczystszych biomateriałów na świecie. Rezultatem jest biomateriał o wytrzymałości na rozciąganie sięgającej 553 megapaskali, znacznie przewyższającej wytrzymałość konwencjonalnych materiałów polimerowych.
Nowe materiały uzyskane z bakterii i biologii syntetycznej.
Według zespołu badawczego pod kierownictwem profesora Muhammada Maksuda Rahmana (Uniwersytet w Houston) nowy materiał powstaje z celulozy produkowanej przez bakterie, ale różni się tym, że włókna celulozowe nie są już formowane losowo, lecz są uporządkowane dzięki specjalnemu biologicznemu systemowi rotacji, zwanemu „obrotowym bioreaktorem”.
„Opracowaliśmy obrotową komorę hodowlaną, która steruje ruchem bakterii podczas produkcji celulozy” – powiedział doktorant MASR Saadi. „Kontrola kierunku wzrostu znacząco zwiększa wytrzymałość materiału, zachowując jednocześnie jego miękkość, przezroczystość i elastyczność, podobnie jak w przypadku bioplastików”.
Materiał jest nie tylko trwalszy – zespołowi badawczemu udało się również zintegrować nanowarstwy azotku boru, dzięki czemu przewodzi ciepło trzy razy szybciej niż próbka kontrolna, co otwiera możliwości jego wykorzystania w elektronice, opakowaniach termicznych i magazynowaniu energii.
Wiele przydatnych aplikacji
W przeciwieństwie do tradycyjnych tworzyw sztucznych, które powodują mikrozanieczyszczenia i uwalniają toksyczne substancje, takie jak BPA i ftalany, nowy materiał jest całkowicie biodegradowalny i można go z łatwością dostosować do szerokiej gamy zastosowań, takich jak opakowania, tekstylia, materiały budowlane, zielona elektronika i baterie.
„Ten proces biosyntezy przypomina szkolenie zdyscyplinowanego zespołu bakterii” – powiedział Saadi, używając analogii. „Kierujemy je w określonym kierunku, a następnie tworzymy produkt o pożądanych właściwościach”.
Dzięki zdolności zapamiętywania kształtu i transformacji pod wpływem ciepła, ten nowy rodzaj materiału ciekłokrystalicznego otwiera szereg przyszłych zastosowań. Jednym z obiecujących jest miękka robotyka – elastyczne maszyny, które mogą pełzać, ślizgać się i przeciskać przez wąskie przestrzenie bez potrzeby stosowania skomplikowanych mechanizmów mechanicznych.
W medycynie materiał ten można stosować do tworzenia stentów (podpór naczyniowych) lub wszczepianych wewnątrz ciała urządzeń, które są elastyczne i zmieniają kształt w zależności od temperatury lub warunków biologicznych, co pomaga zminimalizować inwazyjność i zwiększyć skuteczność leczenia.
Ponadto rokują one duże nadzieje na zastosowanie w elastycznych urządzeniach elektronicznych, inteligentnych czujnikach i samorozkładających się strukturach w kosmosie.
Source: https://tuoitre.vn/tao-ra-vat-lieu-moi-ben-nhu-kim-loai-deo-nhu-nhua-2025072215151939.htm
Komentarz (0)