Створення нових матеріалів, таких же міцних, як метал, і гнучких, як пластик

Група американських вчених успішно створила новий матеріал, який такий же міцний, як метал, прозорий, як скло, і гнучкий, як пластик, але при цьому абсолютно нешкідливий для навколишнього середовища.

Завдяки здатності запам'ятовувати форму та самостійно трансформуватися під впливом тепла, цей новий рідкокристалічний матеріал відкриває низку майбутніх застосувань - Фото: Хорхе Відаль/Університет Райса

У роботі, опублікованій 22 липня в науковому журналі Nature Communications , описується новий процес біосинтезу, в якому бактеріям «дають інструкцію» створювати целюлозні волокна, найчистіший біологічний матеріал на планеті. Отримані листи біоматеріалу мають міцність на розтяг до 553 мегапаскалів, що значно перевищує міцність звичайних полімерних матеріалів.

Нові матеріали з бактерій та синтетичної біології

За словами дослідницької групи під керівництвом професора Мухаммада Максуда Рахмана (Університет Х'юстона), новий матеріал створений з целюлози, що виробляється бактеріями, але різниця полягає в тому, що целюлозні волокна більше не формуються хаотично, а вирівнюються завдяки спеціальній біологічній обертовій системі, яка називається «обертовий біореактор».

«Ми розробили обертову камеру для культивування, щоб спрямовувати рух бактерій під час виробництва ними целюлози», — каже студент MASR Сааді. «Контроль напрямку росту значно підвищує міцність матеріалу, зберігаючи при цьому м’якість, прозорість та гнучкість біопластику».

Він не тільки довговічніший, але й успішно інтегрував наношари нітриду бору, що допомагає матеріалу проводити тепло втричі швидше, ніж контрольний зразок, відкриваючи потенційні можливості його застосування в галузях електроніки, термоупаковки та накопичення енергії.

Багато корисних програм

На відміну від традиційних синтетичних пластмас, які спричиняють мікрозабруднення та виділяють токсичні речовини, такі як BPA та фталати, новий матеріал повністю біорозкладний і його можна легко налаштувати для різноманітного використання, такого як упаковка, текстиль, будівельні матеріали, екологічна електроніка та акумулятори.

«Цей процес біосинтезу схожий на навчання команди дисциплінованих бактерій», – порівнює Сааді. «Ми спрямовуємо їх у певному напрямку, а звідти створюємо продукт із бажаними властивостями».

Завдяки здатності запам'ятовувати форму та самостійно трансформуватися під впливом тепла, цей новий рідкокристалічний матеріал відкриває низку майбутніх застосувань. Одним із очікуваних напрямків впровадження є м'які роботи, гнучкі машини, які можуть повзати, ковзати та протискатися крізь вузькі щілини без потреби у складних механічних конструкціях.

У медицині цей матеріал може бути використаний для виготовлення стентів (підтримуючих елементів кровоносних судин) або імплантованих пристроїв всередині тіла, які мають здатність розширюватися та змінювати форму залежно від температури або біологічних умов, допомагаючи мінімізувати інвазивність та підвищити ефективність лікування.

Вони також є перспективними для застосування в гнучкій електроніці, інтелектуальних датчиках та саморозгортаючихся структурах у космосі.

Повернутися до теми

МІНЬ ХАЙ

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