Исследовательская группа, возглавляемая Мухаммадом Максудом Рахманом, использовала уникальную технологию для выращивания целлюлозы с помощью бактерий, управляя их движением в специальном биореакторе. Этот подход позволил выровнять нанофибриллы целлюлозы, что значительно повысило её механические свойства. Результатом стало создание листов с прочностью, сравнимой с металлами и стеклом, но с дополнительными преимуществами — гибкостью, прозрачностью и биоразлагаемостью.
«Мы использовали вращающийся биореактор для управления движением бактерий, выравнивая их движение во время роста», — пояснил М.А.С.Р. Саади, первый автор исследования и докторант Университета Райса. — «Такое выравнивание значительно улучшает механические свойства целлюлозы, создавая материал, который может быть использован в различных областях».
В процессе синтеза исследователи интегрировали нанолисты нитрида бора, что улучшило прочность и тепловые характеристики нового материала. Лист с добавлением нитрида бора продемонстрировал прочность на разрыв до 553 мегапаскалей — почти в два раза больше, чем у обычной целлюлозы. Материал также показал улучшенные теплопроводные свойства, рассеивание тепла в три раза быстрее, чем у контрольных образцов.
Этот гибридный материал не только превосходит по прочности многие металлы, но и обладает улучшенными теплоизоляционными свойствами, что делает его перспективным для использования в таких отраслях, как электроника и энергетика.
Основное преимущество нового материала — его экологическая безопасность. В отличие от традиционных пластиков, которые со временем распадаются на микропластик, выделяя токсичные химикаты (например, бисфенол А и фталаты), целлюлоза является биоразлагаемой, не нанося вреда окружающей среде. Этот материал может быть использован в широком спектре промышленных приложений, от упаковки и текстиля до экологически чистой электроники и систем хранения энергии.
«Наш метод позволяет легко интегрировать различные наноразмерные добавки прямо в структуру бактериальной целлюлозы», — отметил Саади. — «Это даёт возможность настраивать свойства материала под конкретные задачи».
Одним из ключевых преимуществ нового материала является масштабируемость процесса. Исследователи создали эффективный одноступенчатый метод синтеза, который можно адаптировать для промышленного производства. Потенциальные применения включают конструкционные материалы, управление температурным режимом, экологически чистую упаковку, текстиль и системы хранения энергии.
«Эта работа является отличным примером того, как междисциплинарные исследования на стыке материаловедения, биологии и наноинженерии могут привести к созданию революционных решений, — добавил Рахман. — Мы уверены, что эти прочные, многофункциональные и экологически чистые листы бактериальной целлюлозы в будущем заменят пластик в различных отраслях и помогут сократить ущерб для окружающей среды».
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250721223831.htmЕсли вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
