Американские ученые объявили о создании прорывного суперматериала, который по своим характеристикам превосходит металлы и стекло, но при этом является экологически чистой и биоразлагаемой альтернативой пластику. Исследователям удалось разработать метод, который позволяет придавать природному полимеру, бактериальной целлюлозе, невероятную прочность и многофункциональность.
Как сообщает издание Science Daily, результаты исследования опубликованы в авторитетном журнале Nature Communications. Открытие направлено на решение глобальной проблемы пластикового загрязнения. В отличие от традиционных полимеров, которые распадаются на вредные микрочастицы и выделяют токсичные вещества, новый материал полностью безопасен для окружающей среды. Ученые использовали бактериальную целлюлозу — один из самых чистых и распространенных биополимеров на Земле.
Для создания нового материала исследователи из Университета Райса и Хьюстонского университета разработали уникальный вращающийся биореактор. Это устройство управляет движением бактерий в процессе роста, заставляя их располагаться в заданном направлении. Такое упорядоченное движение приводит к тому, что производимые ими нановолокна целлюлозы также выстраиваются в ровные ряды, что многократно усиливает механические свойства конечного материала. По словам ученых, этот процесс похож на тренировку бактерий, которых обучают двигаться строго по инструкции.
Полученные листы бактериальной целлюлозы продемонстрировали выдающиеся характеристики: их прочность на разрыв достигает 436 мегапаскалей, что сравнимо с показателями некоторых металлов. При добавлении в состав наночастиц нитрида бора материал становится еще прочнее и приобретает улучшенные тепловые свойства. По мнению разработчиков, эта масштабируемая технология открывает огромные перспективы для промышленности, включая создание упаковочных материалов, электроники, текстиля и даже систем хранения энергии.