Создание новых материалов, прочных как металл и гибких как пластик

Группа американских ученых успешно создала новый материал, который прочный, как металл, прозрачный, как стекло, и гибкий, как пластик, но при этом совершенно безвреден для окружающей среды.

Благодаря способности запоминать форму и самотрансформироваться под воздействием тепла этот новый жидкокристаллический материал открывает широкий спектр будущих применений. Фото: Хорхе Видал/Университет Райса

В работе, опубликованной в научном журнале Nature Communications 22 июля, описывается новый процесс биосинтеза, в котором бактериям «приказано» создавать целлюлозные волокна – самый чистый биологический материал на планете. Получающиеся листы биоматериала обладают прочностью на разрыв до 553 мегапаскалей, что значительно превышает прочность обычных полимерных материалов.

Новые материалы из бактерий и синтетической биологии

По словам исследовательской группы под руководством профессора Мухаммада Максуда Рахмана (Университет Хьюстона), новый материал создается из целлюлозы, вырабатываемой бактериями, но отличие заключается в том, что целлюлозные волокна больше не формируются хаотично, а выстраиваются в линию благодаря особой биологической вращающейся системе, называемой «вращающимся биореактором».

«Мы разработали вращающуюся культуральную камеру, чтобы направлять движение бактерий, производящих целлюлозу», — сказал студент MASR Саади. «Контроль направления роста значительно повышает прочность материала, сохраняя при этом мягкость, прозрачность и гибкость биопластика».

Он не только более долговечен, исследовательская группа также успешно интегрировала нанослои нитрида бора, благодаря чему материал проводит тепло в три раза быстрее, чем контрольный образец, что открывает потенциальные возможности применения в области электроники, термоупаковки и хранения энергии.

Множество полезных приложений

В отличие от традиционных синтетических пластиков, которые вызывают микрозагрязнение и выделяют токсичные вещества, такие как БФА и фталаты, новый материал полностью биоразлагаем и может легко адаптироваться для различных целей, таких как упаковка, текстиль, строительные материалы, экологичная электроника и аккумуляторы.

«Этот процесс биосинтеза подобен тренировке команды дисциплинированных бактерий, — сказал Саади. — Мы направляем их в определённом направлении, а затем создаём продукт с желаемыми свойствами».

Благодаря способности запоминать формы и самотрансформироваться под воздействием тепла этот новый жидкокристаллический материал открывает ряд будущих применений. Одним из ожидаемых направлений его применения являются мягкие роботы – гибкие машины, способные ползать, скользить и протискиваться через узкие щели без необходимости использования сложных механических конструкций.

В медицине этот материал может использоваться для изготовления стентов (опор кровеносных сосудов) или имплантатов внутри тела, которые могут растягиваться и менять форму в зависимости от температуры или биологических условий, помогая минимизировать инвазивность и повысить эффективность лечения.

Они также перспективны для применения в гибкой электронике, интеллектуальных датчиках и саморазвертывающихся конструкциях в космосе.

Вернуться к теме

МИНЬ ХАЙ

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