Metal kadar güçlü ve plastik kadar esnek yeni malzemeler yaratmak

Amerikalı bir grup bilim insanı, metal kadar dayanıklı, cam kadar şeffaf ve plastik kadar esnek, ancak çevreye tamamen zararsız yeni bir malzeme yaratmayı başardı.

Isı ile uyarıldığında şeklini hatırlama ve kendini dönüştürme yeteneğiyle bu yeni sıvı kristal malzeme, gelecekte bir dizi uygulamaya kapı açıyor - Fotoğraf: Jorge Vidal/Rice Üniversitesi

Nature Communications bilim dergisinde 22 Temmuz'da yayınlanan çalışma, bakterilere gezegendeki en saf biyolojik malzeme olan selüloz lifleri üretmeleri için "talimat verilen" yeni bir biyosentez sürecini anlatıyor. Elde edilen biyomalzeme tabakaları, geleneksel polimer malzemelerin çok ötesinde, 553 megapaskal'a kadar çekme dayanımına sahip.

Bakterilerden ve sentetik biyolojiden yeni malzemeler

Houston Üniversitesi'nden Profesör Muhammad Maksud Rahman liderliğindeki araştırma ekibine göre, yeni malzeme bakteriler tarafından üretilen selülozdan üretildi; ancak fark, selüloz liflerinin artık rastgele oluşmaması ve "döner biyoreaktör" adı verilen özel bir biyolojik dönen sistem sayesinde hizalanması.

MASR öğrencisi Saadi, "Bakterilerin selüloz üretirken hareketlerini yönlendirmek için dönen bir kültür odası geliştirdik," diyor. "Büyüme yönünü kontrol etmek, biyoplastiklerin yumuşaklığını, şeffaflığını ve esnekliğini korurken, malzemenin mukavemetini önemli ölçüde artırıyor."

Araştırma ekibi, daha dayanıklı olmasının yanı sıra bor nitrür nano katmanlarını da başarıyla entegre ederek malzemenin ısıyı kontrol örneğinden üç kat daha hızlı iletmesine yardımcı oldu ve bu sayede elektronik, termal paketleme ve enerji depolama alanlarında potansiyel uygulama alanları açıldı.

Birçok faydalı uygulama

Mikro kirliliğe neden olan ve BPA ve ftalatlar gibi toksik maddeler salan geleneksel sentetik plastiklerin aksine, yeni malzeme tamamen biyolojik olarak parçalanabiliyor ve ambalaj, tekstil, inşaat malzemeleri, yeşil elektronik ve piller gibi çeşitli kullanımlar için kolayca özelleştirilebiliyor.

Saadi, "Bu biyosentez süreci, disiplinli bir bakteri ekibini eğitmek gibi," diye anlatıyor. "Onları belirli bir yöne yönlendiriyoruz ve oradan istenen özelliklere sahip bir ürün yaratıyoruz."

Isı ile uyarıldığında şeklini hatırlama ve kendini dönüştürme yeteneğiyle bu yeni sıvı kristal malzeme, bir dizi gelecek uygulama alanı açıyor. Beklenen uygulama alanlarından biri, karmaşık mekanik yapılara ihtiyaç duymadan dar boşluklardan geçebilen, sürünebilen ve sıkışabilen esnek makineler olan yumuşak robotlar.

Tıpta bu malzeme, sıcaklığa veya biyolojik koşullara göre genişleyip şekil değiştirebilme yeteneğine sahip stentler (kan damarı destekleri) veya vücut içine yerleştirilebilir cihazlar yapmak için kullanılabilir; bu da invazivliği en aza indirmeye ve tedavi etkinliğini artırmaya yardımcı olur.

Ayrıca bükülebilir elektronik, akıllı sensörler ve uzayda kendi kendine konuşlanan yapılar gibi alanlarda da uygulama potansiyeli taşıyorlar.

Konuya geri dön

MINH HAI

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