Ερευνητές στις ΗΠΑ ανέπτυξαν νέο υπερ-ανθεκτικό βιοϋλικό από βακτηριακή κυτταρίνη, το οποίο θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα πλαστικά σε συσκευασίες, ηλεκτρονικά και βιομηχανικές εφαρμογές
Τι θα συνέβαινε αν τα υλικά υψηλής τεχνολογίας του μέλλοντος δεν κατασκευάζονταν από πετρελαϊκά πλαστικά, αλλά από… ζωντανά βακτήρια;
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Rice και το Πανεπιστήμιο του Houston ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο μετατροπής βακτηριακής κυτταρίνης σε εξαιρετικά ανθεκτικό και πολυλειτουργικό υλικό, το οποίο θα μπορούσε μελλοντικά να αντικαταστήσει το πλαστικό σε προϊόντα όπως συσκευασίες, ηλεκτρονικές συσκευές, υφάσματα, ακόμα και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications.
Η απειλή των μικροπλαστικών
Οι επιστήμονες υπενθυμίζουν ότι τα συνθετικά πλαστικά αποτελούν τεράστιο περιβαλλοντικό πρόβλημα, καθώς αποσυντίθενται σε μικροπλαστικά που μπορούν να απελευθερώνουν επικίνδυνες ουσίες όπως BPA, φθαλικές ενώσεις και καρκινογόνες χημικές ουσίες.
Για να δημιουργήσουν μια πιο βιώσιμη εναλλακτική, οι ερευνητές στράφηκαν στη βακτηριακή κυτταρίνη - ένα από τα πιο καθαρά και άφθονα φυσικά βιοπολυμερή στον πλανήτη.
«Εκπαίδευσαν» τα βακτήρια να χτίζουν υπερ-υλικό
Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε έναν ειδικό περιστροφικό βιοαντιδραστήρα που κατευθύνει την κίνηση των βακτηρίων κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης της κυτταρίνης.
«Ουσιαστικά εκπαιδεύσαμε τα βακτήρια να κινούνται συντονισμένα, ώστε να παράγουν ευθυγραμμισμένες ίνες κυτταρίνης με πολύ μεγαλύτερη αντοχή», εξήγησε ο ερευνητής M.A.S.R. Saadi.
Το αποτέλεσμα ήταν ένα υλικό τόσο ανθεκτικό όσο ορισμένα μέταλλα και γυαλί, αλλά ταυτόχρονα εύκαμπτο, διαφανές, αναδιπλούμενο, και φιλικό προς το περιβάλλον.
Αντοχή που αγγίζει τα μέταλλα
Η φυσική βακτηριακή κυτταρίνη αναπτύσσεται συνήθως με τυχαία διάταξη ινών, κάτι που περιορίζει την αντοχή της.
Με τη νέα τεχνική, οι ερευνητές πέτυχαν αντοχή εφελκυσμού έως 436 MPa.
Όταν πρόσθεσαν νανοφύλλα βοριούχου νιτριδίου, η αντοχή αυξήθηκε ακόμα περισσότερο στα 553 MPa.
Παράλληλα, το υλικό απέκτησε σημαντικά καλύτερη θερμική αγωγιμότητα, διαχέοντας θερμότητα έως και τρεις φορές ταχύτερα από τα συμβατικά δείγματα.
Πιθανές εφαρμογές
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η νέα τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε πολλούς τομείς:
1. βιομηχανικά υλικά,
2. πράσινα ηλεκτρονικά,
3. θερμικά συστήματα,
4. οικολογικές συσκευασίες,
5. κλωστοϋφαντουργία,
6. αποθήκευση ενέργειας.
Το σημαντικότερο στοιχείο είναι ότι η διαδικασία είναι κλιμακούμενη και μπορεί να εφαρμοστεί μαζικά στη βιομηχανία.
«Οραματιζόμαστε αυτά τα ισχυρά και οικολογικά φύλλα βακτηριακής κυτταρίνης να γίνουν παντού διαθέσιμα, αντικαθιστώντας τα πλαστικά σε πολλές βιομηχανίες και συμβάλλοντας στη μείωση της περιβαλλοντικής καταστροφής», δήλωσε ο καθηγητής Muhammad Maksud Rahman.
www.bankingnews.gr
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Rice και το Πανεπιστήμιο του Houston ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο μετατροπής βακτηριακής κυτταρίνης σε εξαιρετικά ανθεκτικό και πολυλειτουργικό υλικό, το οποίο θα μπορούσε μελλοντικά να αντικαταστήσει το πλαστικό σε προϊόντα όπως συσκευασίες, ηλεκτρονικές συσκευές, υφάσματα, ακόμα και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications.
Η απειλή των μικροπλαστικών
Οι επιστήμονες υπενθυμίζουν ότι τα συνθετικά πλαστικά αποτελούν τεράστιο περιβαλλοντικό πρόβλημα, καθώς αποσυντίθενται σε μικροπλαστικά που μπορούν να απελευθερώνουν επικίνδυνες ουσίες όπως BPA, φθαλικές ενώσεις και καρκινογόνες χημικές ουσίες.
Για να δημιουργήσουν μια πιο βιώσιμη εναλλακτική, οι ερευνητές στράφηκαν στη βακτηριακή κυτταρίνη - ένα από τα πιο καθαρά και άφθονα φυσικά βιοπολυμερή στον πλανήτη.
«Εκπαίδευσαν» τα βακτήρια να χτίζουν υπερ-υλικό
Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε έναν ειδικό περιστροφικό βιοαντιδραστήρα που κατευθύνει την κίνηση των βακτηρίων κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης της κυτταρίνης.
«Ουσιαστικά εκπαιδεύσαμε τα βακτήρια να κινούνται συντονισμένα, ώστε να παράγουν ευθυγραμμισμένες ίνες κυτταρίνης με πολύ μεγαλύτερη αντοχή», εξήγησε ο ερευνητής M.A.S.R. Saadi.
Το αποτέλεσμα ήταν ένα υλικό τόσο ανθεκτικό όσο ορισμένα μέταλλα και γυαλί, αλλά ταυτόχρονα εύκαμπτο, διαφανές, αναδιπλούμενο, και φιλικό προς το περιβάλλον.
Αντοχή που αγγίζει τα μέταλλα
Η φυσική βακτηριακή κυτταρίνη αναπτύσσεται συνήθως με τυχαία διάταξη ινών, κάτι που περιορίζει την αντοχή της.
Με τη νέα τεχνική, οι ερευνητές πέτυχαν αντοχή εφελκυσμού έως 436 MPa.
Όταν πρόσθεσαν νανοφύλλα βοριούχου νιτριδίου, η αντοχή αυξήθηκε ακόμα περισσότερο στα 553 MPa.
Παράλληλα, το υλικό απέκτησε σημαντικά καλύτερη θερμική αγωγιμότητα, διαχέοντας θερμότητα έως και τρεις φορές ταχύτερα από τα συμβατικά δείγματα.
Πιθανές εφαρμογές
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η νέα τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί σε πολλούς τομείς:
1. βιομηχανικά υλικά,
2. πράσινα ηλεκτρονικά,
3. θερμικά συστήματα,
4. οικολογικές συσκευασίες,
5. κλωστοϋφαντουργία,
6. αποθήκευση ενέργειας.
Το σημαντικότερο στοιχείο είναι ότι η διαδικασία είναι κλιμακούμενη και μπορεί να εφαρμοστεί μαζικά στη βιομηχανία.
«Οραματιζόμαστε αυτά τα ισχυρά και οικολογικά φύλλα βακτηριακής κυτταρίνης να γίνουν παντού διαθέσιμα, αντικαθιστώντας τα πλαστικά σε πολλές βιομηχανίες και συμβάλλοντας στη μείωση της περιβαλλοντικής καταστροφής», δήλωσε ο καθηγητής Muhammad Maksud Rahman.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών