Ученые из Университета Райса в Хьюстоне (штат Техас) и соседнего Хьюстонского университета разработали новый материал из бактериальной целлюлозы. Он сочетает в себе прочность металла, гибкость пластика и прозрачность стекла.
Изобретение описали в исследовании в журнале Nature Communications, передает Science Daily.
Бактериальная целлюлоза —экологически чистое сырье, но ее нановолокна обычно формируют неструктурированную, похожую на хлопчатобумажную сеть, снижая механическую прочность. Команда под руководством профессора Мухаммада Максуда Рахмана решила эту проблему, создав вращающийся биореактор. В нем постоянный поток питательной среды направляет бактерии Novacitomonas hansenii в едином направлении, формируя упорядоченную структуру нановолокон.
«Вместо того чтобы позволять бактериям двигаться хаотично, мы даем им команду двигаться в определенном направлении», — пояснил ведущий автор исследования, докторант Университета Райса.
Пленки из полученного материала достигают прочности на разрыв до 436 мегапаскалей. Это на 137% выше, чем у обычной бактериальной целлюлозы, и сравнимо с алюминиевыми сплавами или стеклом.
Добавление нанослоев нитрида бора повысило прочность до 553 мегапаскалей. Гибридный материал рассеивает тепло в три раза эффективнее чистой целлюлозы, превосходя многие пластики. Это делает его перспективным для гибкой электроники, упаковки, текстиля и легких конструкций.
Метод основан на непрерывном процессе, устраняющем сложную постобработку, например механическое растяжение. Однако масштабирование технологии для массового производства остается вызовом для ученых. Процесс выращивания, занимавший десять дней, может быть дороже традиционного производства пластика.
Исследователи продолжают работать над экономической эффективностью метода.
