Skapa nya material lika starka som metall och lika flexibla som plast

En grupp amerikanska forskare har framgångsrikt skapat ett nytt material som är lika hållbart som metall, lika transparent som glas och lika flexibelt som plast, men är helt ofarligt för miljön.

Med förmågan att komma ihåg form och självtransformera när det stimuleras av värme, öppnar detta nya flytande kristallmaterial upp för en rad framtida tillämpningar - Foto: Jorge Vidal/Rice University

Arbetet, som publicerades i den vetenskapliga tidskriften Nature Communications den 22 juli, beskriver en ny biosyntesprocess där bakterier "instrueras" att skapa cellulosafibrer, det renaste biologiska materialet på planeten. De resulterande biomaterialarken har en draghållfasthet på upp till 553 megapascal, vilket vida överstiger den hos konventionella polymermaterial.

Nya material från bakterier och syntetisk biologi

Enligt forskargruppen som leds av professor Muhammad Maksud Rahman (University of Houston) skapas det nya materialet av cellulosa som produceras av bakterier, men skillnaden är att cellulosafibrerna inte längre bildas slumpmässigt utan är uppradade tack vare ett speciellt biologiskt roterande system som kallas "roterande bioreaktor".

”Vi utvecklade en roterande odlingskammare för att styra bakteriernas rörelse när de producerar cellulosa”, säger MASR-studenten Saadi. ”Att kontrollera tillväxtriktningen ökar materialets styrka avsevärt, samtidigt som bioplasternas mjukhet, transparens och flexibilitet bibehålls.”

Det är inte bara mer hållbart, forskargruppen har också framgångsrikt integrerat bornitrid-nanolager, vilket hjälper materialet att leda värme tre gånger snabbare än kontrollprovet, vilket öppnar upp potentiella tillämpningar inom elektronik, termisk förpackning och energilagring.

Många användbara applikationer

Till skillnad från traditionella syntetiska plaster som orsakar mikroföroreningar och släpper ut giftiga ämnen som BPA och ftalater, är det nya materialet helt biologiskt nedbrytbart och kan enkelt anpassas för en mängd olika användningsområden som förpackningar, textilier, byggmaterial, grön elektronik och batterier.

”Denna biosyntesprocess är som att träna ett team av disciplinerade bakterier”, liknar Saadi. ”Vi vägleder dem i en viss riktning, och därifrån skapar vi en produkt med de önskade egenskaperna.”

Med förmågan att komma ihåg form och självtransformera när det stimuleras av värme, öppnar detta nya flytande kristallmaterial upp för en rad framtida tillämpningar. En av de förväntade implementeringsriktningarna är mjuka robotar, flexibla maskiner som kan krypa, slingra sig och klämma sig genom smala springor utan behov av komplexa mekaniska strukturer.

Inom medicin kan detta material användas för att tillverka stentar (stöd för blodkärl) eller implanterbara enheter inuti kroppen, vilka har förmågan att expandera och ändra form beroende på temperatur eller biologiska förhållanden, vilket bidrar till att minimera invasivitet och öka behandlingseffektiviteten.

De har också lovande tillämpningar inom böjbar elektronik, smarta sensorer och självutplacerande strukturer i rymden.

Tillbaka till ämnet

MINH HAI

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