Problém s plastami a nové riešenie
K environmentálnym problémom spojených s plastmi, ako sú mikroplasty a škodlivé látky uvoľňujúce sa z nich – napríklad bisfenol A, ftaláty a ďalšie karcinogénne zlúčeniny – pribúda potreba hľadania udržateľných alternatív. Muhammad Maksud Rahman, odborný asistent na Katedre strojárstva a leteckého inžinierstva University of Houston a hosťujúci pedagóg na Fakulte materiálového inžinierstva a nanoinžinierstva Rice University, viedol výskumný tím, ktorý skúmal jednu z najčistejších a najdostupnejších biopolymérov planéty – bakteriálnu celulózu – ako biologicky rozložiteľnú náhradu plastov.
„Vyvinuli sme rotačný bioreaktor, ktorý počas rastu riadi pohyb baktérií produkujúcich celulózu. Tento riadený pohyb výrazne zlepšuje mechanické vlastnosti mikrobiálnej celulózy, takže vzniká materiál, ktorý môže byť pevnejší ako niektoré kovy či sklá, a zároveň zostáva ohybný, skladateľný, priehľadný a ekologický,“ vysvetlil M.A.S.R. Saadi, hlavný autor štúdie a doktorand na Rice University.
Vlákna bakteriálnej celulózy sa za bežných podmienok usporadúvajú náhodne, čo obmedzuje pevnosť materiálu. Vedci však v novom bioreaktore pomocou riadeného prúdenia tekutín dokázali vytvoriť usporiadanú štruktúru nanovlákien, ktoré dosiahli pevnosť v ťahu až 436 MPa.
Silnejší hybrid s bórnitridom
Počas syntézy výskumníci pridali nanosústavby z nitridu bóru, čím vytvorili ešte pevnejší hybridný materiál s pevnosťou približne 553 MPa. Okrem toho vynikal tepelnou vodivosťou – až trojnásobne lepšou než pri kontrolných vzorkách.
„Táto dynamická biosyntéza umožňuje výrobu silnejších a všestrannejších materiálov. Do bakteriálnej celulózy možno ľahko pridať rôzne nanoskopické prísady, takže vlastnosti materiálu sa dajú prispôsobiť konkrétnym požiadavkám,“ dodal Saadi.
„Počas syntézy v podstate vychovávame disciplinovanú spoločnosť baktérií. Nedovolíme im voľne sa pohybovať, ale usmerňujeme ich presným smerom, aby sme vytvorili dokonale usporiadané celulózové štruktúry. Kombinácia tejto kontroly a technológie zabezpečuje štrukturálne aj funkčné vlastnosti materiálu,“ doplnil.
Možnosti využitia
Škálovateľný proces pozostávajúci z jedného kroku môže nájsť uplatnenie v mnohých priemyselných oblastiach – napríklad ako konštrukčný materiál, v chladiacich systémoch, balení, textilnom priemysle, pri výrobe ekologických elektronických zariadení alebo systémov na ukladanie energie.
Výskum podporila Národná vedecká nadácia USA, Forestry and Community Foundation a Welch Foundation. Zverejnený obsah je výlučne zodpovednosťou autorov a nemusí odrážať oficiálne stanoviská podporujúcich organizácií.
(ScienceDaily)
Tento článok pochádza z partnerského webu vydavateľstva Ringier Media. Obsah a údaje v ňom uvedené boli prevzaté bez redakčných zásahov.
