Mērķis ir aizstāt no naftas iegūtos nesadalāmos materiālus. Potenciālās lietošanas jomas ietver „zaļo” elektroniku, enerģijas uzkrājumus, videi draudzīgu iepakojumu, „viedos” tekstilmateriālus un daudz ko citu.
Saturs
- Baktērijas ražo bioloģiski noārdāmu celulozi .
- Jaunā tehnoloģija: kontrolēta rotācija šķiedru izlīdzināšanai.
- Pievieno nano borāta nitrīda slāņus .
- Rezultāts: izturīgs, elastīgs un caurspīdīgs materiāls.
- Potenciāls plastmasas, iepakojuma, tekstilizstrādājumu un zaļās elektronikas aizvietotājs.
- Stiepes izturība līdz 553 MPa.
- 3 reizes labāka siltuma izkliedēšana.
- Mērogojama un maztoksiska tehnoloģija.
Hjūstonas universitāte izstrādā iespējamo plastmasas aizvietotāju
Reaģējot uz nopietno globālo plastmasas piesārņojuma problēmu, Hjūstonas universitātes asociētais profesors Maksuds Rahmans ir izstrādājis jaunu baktēriju celulozes ražošanas metodi ar ievērojami uzlabotām mehāniskajām un funkcionālajām īpašībām. Šai modificētajai celulozai ir reāls potenciāls aizstāt plastmasu dažādās ikdienas lietošanas jomās: no iepakojuma un tekstilizstrādājumiem līdz elektroniskajām ierīcēm.
Kas ir baktēriju celuloze?
Baktēriju celuloze ir dabīgs, bioloģiski noārdāms un bioloģiski saderīgs biopolimērs, ko ražo baktērijas, piemēram, Komagataeibacter xylinus . Atšķirībā no plastmasas, tā netiek ražota no naftas un neatstāj noturīgus atkritumus vidē.
Tomēr tās mehāniskā vājums un ierobežotā funkcionalitāte līdz šim kavēja tās plašu izmantošanu.
Tehnoloģiskā inovācija: nanošķiedru izlīdzināšana, izmantojot rotējošu plūsmu
Rahmana komanda ir izstrādājusi rotācijas kultivēšanas sistēmu, kurā celulozes ražojošas baktērijas tiek audzētas pastāvīgi rotējošā cilindrā, kas piesātināts ar skābekli. Rotācija rada virzītu šķidruma plūsmu, liekot baktērijām kustēties sakārtoti.
Celulozes struktūra ar izlīdzinātām nanošķiedrām, kas ievērojami palielina tās izturību, elastību un mehānisko stabilitāti.
Armēšana ar nanomateriāliem: bora nitrīds
Lai panāktu vēl labākus rezultātus, pētnieki augšanas vidē pievienoja bora nitrīda nanolapas. Rezultātā tika iegūts hibrīds materiāls ar šādām īpašībām:
- Stiepes izturība līdz 553 MPa .
- Optiskā caurspīdība .
- Ilgtermiņa mehāniskā stabilitāte .
- Siltuma vadītspēja trīs reizes efektīvāka nekā nemodificētai celulozei.
Šīs īpašības paver iespējas izmantošanai termoregulācijā , konstrukcijas materiālos , zaļajā elektronikā , tehniskajā tekstilā un daudzās citās jomās.
Vienkāršs, mērogojams un ilgtspējīgs process
Viena no galvenajām Rahman pieejas priekšrocībām ir tās mērogojamība . Tas ir vienpakāpes biotehnoloģisks process , kas neprasa toksisku ķimikāliju vai ekstremālus apstākļus.
Sistēma ļauj regulēt materiāla īpašības, mainot audzēšanas apstākļus vai pievienojot nanomateriālus. Citiem vārdiem sakot, gala produkts var pielāgot vēlamajam lietojumam.
Šīs tehnoloģijas potenciāls
Šis atklājums tieši ietekmē cīņu pret plastmasu . Pateicoties savai dabiskajai izcelsmei, bioloģiskajai noārdīšanās spējai un augstajām ekspluatācijas īpašībām , uzlabotā baktēriju celuloze var aizstāt sintētiskos polimērus galvenajās nozarēs:
- Bioloģiski noārdāms iepakojums pārtikas produktiem, dzērieniem un patēriņa precēm.
- Ekoloģisks tekstils ar tehniskām īpašībām.
- Ekoloģiska elektronika ar uzlabotu termoregulāciju.
- Medicīnas piederumi, piemēram, bioloģiski noārdāmi pārsēji vai pārsēji.
- Komponenti akumulatoriem un enerģijas uzkrājējiem .
Turklāt šis process ir energoefektīvs , neizmanto fosilos kurināmos un balstās uz baktēriju kultūrām , kuras var mērogot, nekaitējot videi.
Šis izgudrojums ir ne tikai svarīgs sasniegums materiālzinātnē, bet var kļūt par reālu instrumentu, lai mainītu mūsu attieksmi pret plastmasu un pārietu uz patiesi aprites un ilgtspējīgu ekonomiku.
