Wyobraźcie sobie fabryki. Ale nie te hałaśliwe i zadymione, do których jesteśmy przyzwyczajeni. Weź pod uwagę ciche czołgi. Żywe czołgi.
Plastik jest uszkodzony. Rozpada się na mikrocząstki, które pozostają w naszych ciałach, oceanach i powietrzu. Bisfenol A, ftalany, substancje rakotwórcze – lista tego, co pozostawia po sobie plastik jest długa i nieprzyjemna. Potrzebujemy alternatywy. Coś, co rośnie.
Naukowcy z Rice University i University of Houston znaleźli takie rozwiązanie. A dokładniej nauczyliśmy się, jak go stworzyć.
Opracowali nową technologię produkcji celulozy bakteryjnej. Materiał ten nie jest tworzony przez człowieka w kolbie, ale jest „tkany” przez mikroorganizmy. A jeśli proces zostanie przeprowadzony prawidłowo, jego właściwości mogą konkurować ze stalą i szkłem. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie Nature Communications. O co chodzi? Skalowalne. Wytrzymały. Zastępuje plastikowy świat jednorazowego użytku, który zbudowaliśmy.
„Tańczące” komórki tworzą mocniejsze arkusze
Zazwyczaj bakteryjne włókna celulozowe rosną chaotycznie. Przypadkowo. Jak suchy las niesiony wiatrem. Losowy wzrost oznacza słabe projekty. Materiał nie wytrzymuje obciążenia.
Zespołem kierował Muhammad Maqsood Rahman, adiunkt na Uniwersytecie w Houston i adiunkt na Uniwersytecie Rice. Dobrze rozumie materiały i nauczył się, że chaos jest problemem. Dlatego też jego zespół, w skład którego wchodzi główny autor M.A.S.R. Doktor Saadi stworzył bioreaktor obrotowy.
To nie jest statek statyczny. Obraca się. To powoduje przemieszczanie się bakterii.
„Kierujemy ich ruchem według określonego wzorca” – wyjaśnił Saadi.
Bakterie są posłuszne. Ich ruch porządkuje nanowłókna celulozy. Wyobraź sobie, że wygładzasz zagniecenie na poziomie molekularnym. Wynik? Arkusze o wytrzymałości na rozciąganie do 436 megapaskali. To jest mocne. Bardzo mocny jak na biopolimer.
Ale zespół na tym nie poprzestał. Dodali nanopłytki azotku boru. Teraz mówimy o materiałach hybrydowych. Siła wzrosła do około 553 megapaskali. Materiał jest również elastyczny. Zginany. Przezroczysty. I dobrze radzi sobie z upałem. Odprowadza ciepło trzy razy szybciej niż próbki kontrolne. Rozpraszanie ciepła jest kluczowe. Jeśli Twój telefon się nie przegrzeje, a elektronika nie stopi się, jesteś zwycięzcą.
Nie tylko trwały, ale także inteligentny
Czy to tylko kolejna ciekawostka laboratoryjna? Nie. Saadi nazwał ten proces „szkoleniem zdyscyplinowanej grupy bakterii”. Podoba mi się ten obraz. Bakterie ustawiają się w uporządkowanych rzędach.
Wyrównywanie następuje podczas wzrostu. To jeden krok. Żadnej bałaganiarskiej obróbki końcowej. To tutaj kryje się magia. Zwykle skalowanie zjada efektywność na śniadanie, ale nie w tym przypadku. Możesz dostosować suplementy. Skonfiguruj wyjście materiału.
W części z biologii pomagał Shyam Bhakta z Rice University. Pulikeel Ajayan i Matteo Pasquali wnieśli wkład w naukę o materiałach. To praca interdyscyplinarna, chaotyczna działalność człowieka doskonale skoordynowana.
Co dokładnie zastępuje ten materiał?
- Elementy konstrukcyjne
- Systemy zarządzania ciepłem
- Opakowanie
- Ekologiczna elektronika
- Tekstylia
- Urządzenia magazynujące energię
Plastik jest wszędzie. Materiał ten może zajmować te same nisze. Jedyną różnicą jest to, że nie pozostawia toksycznych odpadów. Rahman wszędzie prezentuje te prześcieradła. Chce zakończyć panowanie plastiku. To jest ambitne. Być może zbyt ambitne na jutro, ale nauka tutaj jest na najwyższym poziomie.
Badania te zostały sfinansowane przez Narodową Fundację Nauki (NSF), Amerykańską Fundację na rzecz Lasów i Społeczności oraz Fundację Welch. Wyrażane poglądy są poglądami autorów i niekoniecznie sponsorów.
Więc oto jesteśmy. Trwała, przezroczysta płachta stworzona przez mikroorganizmy nasłuchujące obracającego się zbiornika. Pochłania ciepło lepiej niż metal. Mocniejszy niż niektóre materiały ceramiczne. I rozkłada się, nie zatruwając gleby.
W fabrykach może na razie pozostać cicho. Ale zbiorniki już się obracają. Czy pozwolimy im wypełnić świat?
