خداحافظ پلاستیک؟ دانشمندان ابرماده جدیدی خلق می‌کنند که از فلزات و شیشه بهتر عمل می‌کند

خبر جدید- دانشمندان دانشگاه رایس و دانشگاه هوستون با هدایت باکتری‌ها برای رشد سلولز در الگوهای هم‌تراز، ماده جدید قدرتمندی ایجاد کرده‌اند که منجر به تولید ورق‌هایی با استحکام فلزات و انعطاف‌پذیری پلاستیک – بدون آلودگی – می‌شود. آن‌ها با استفاده از یک بیوراکتور چرخان، خالص‌ترین بیوپلیمر زمین را به جایگزینی با کارایی بالا برای پلاستیک تبدیل کرده‌اند که قادر به حمل گرما، ادغام نانومواد پیشرفته و بسته‌بندی، الکترونیک و حتی ذخیره‌سازی انرژی است.

این محققان رویکردی نوآورانه و مقیاس‌پذیر برای مهندسی سلولز باکتریایی و تبدیل آن به مواد چندمنظوره با استحکام بالا توسعه داده‌اند. این مطالعه که در Nature Communications منتشر شده است، یک تکنیک بیوسنتز پویا را معرفی می‌کند که الیاف سلولز باکتریایی را در زمان واقعی هم‌تراز می‌کند و منجر به ورق‌های بیوپلیمری قوی با خواص مکانیکی استثنایی می‌شود.

نویسنده اول این مطالعه و دانشجوی دکترای علوم مواد و مهندسی نانو در دانشگاه رایس، گفت: “رویکرد ما شامل توسعه یک بیوراکتور چرخشی است که حرکت باکتری‌های تولیدکننده سلولز را هدایت می‌کند و حرکت آنها را در طول رشد هم‌تراز می‌کند. این هم‌ترازی به طور قابل توجهی خواص مکانیکی سلولز میکروبی را افزایش می‌دهد و ماده‌ای به استحکام برخی فلزات و شیشه‌ها و در عین حال انعطاف‌پذیر، تاشو، شفاف و سازگار با محیط زیست ایجاد می‌کند.”

الیاف سلولز باکتریایی معمولاً به صورت تصادفی تشکیل می‌شوند که استحکام مکانیکی و عملکرد آنها را محدود می‌کند. محققان با مهار دینامیک سیالات کنترل‌شده در بیوراکتور جدید خود، به ترازبندی درجای نانوفیبریل‌های سلولز دست یافتند و صفحاتی با استحکام کششی تا ۴۳۶ مگاپاسکال ایجاد کردند.

علاوه بر این، ترکیب نانوصفحات نیترید بور در طول سنتز منجر به ماده‌ای هیبریدی با استحکام حتی بیشتر – حدود ۵۵۳ مگاپاسکال – و بهبود خواص حرارتی شد که سرعت اتلاف گرما را سه برابر سریع‌تر از نمونه‌های کنترل نشان می‌دهد.

31 تیر 1404

منبع: www.sciencedaily.com

This post is also available in: English