Крепче паутины и стали: создан прочнейший биоматериал

Крепче паутины и стали: создан прочнейший биоматериал

Ученым удалось создать биоразлагаемый материал из волокон целлюлозы, который по прочности превосходит сталь и каркасную нить паутины.

Группа исследователей под руководством Даниеля Сёдерберга из KTH Royal Institute of Technology в Стокгольме (Швеция) сообщила о существенном прорыве. Из нановолокон целлюлозы, выстроенных вдоль одной оси, они создали материал, который стал самым прочным на сегодняшний день материалов биологического происхождения.

Как известно, целлюлоза – органическое соединение, которое не растворяется в воде и легкодоступно, поскольку из него в основном состоит клеточная оболочка всех высших растений. Целлюлоза не вредит окружающей среде, легко перерабатывается, повсеместно используется в промышленности. Целлюлоза также биодеградирует: она подвержена естественному распаду под воздействием микроорганизмов, бактерий, особенно в подходящих условиях – при определенных температуре, влажности и т. п. Создание из нее столь прочного материала будет находкой для множества отраслей.

Как утверждает г-н Сёдерберг, нити из однонаправленных нановолокон целлюлозы имеют в восемь раз большую жесткость на растяжение и прочнее каркасной нити паутины – самой крепкой из нитей, что может сплести паук (именно ее обычно считают наиболее прочным материалом биологического происхождения). Говоря языком цифр: ученые зарегистрировали у полученного материала жесткость на растяжение 86 ГПа и прочность на разрыв 1,57 ГПа.

Группа исследователей описала свой метод в журнале American Chemical Society. Он во многом копирует используемый самой природой с незапамятных времен способ, при котором волокна выстраиваются вдоль одной оси, как это бывает, например, в прочной древесине. Вот только ученым удалось достичь такого же эффекта на микроуровне. Процесс создания суперцеллюлозы, разработанный исследователями, следующий: взвесь нановолокон целлюлозы в деионизированной воде с низкой кислотностью направляется по миллиметровым каналам, протравленным в нержавеющей стали. Нановолокна проходят по соединяющимся потокам, что способствует супрамолекулярному взаимодействию частиц целлюлозы и их самоорганизации в волокна высокой плотности. Как утверждают ученые, примененный метод можно использовать для создания волокон из углеродных нанотрубок и других нановолокон.

По словам Даниеля Сёдерберга, полученный материал можно использовать при создании больших конструкций благодаря прочности нановолокон на разрыв и их способности выдерживать механическую нагрузку. Такая суперцеллюлоза может стать экологичной заменой пластику при сборке самолетов и автомобилей, а также, за счет своей биосовместимости, найти применение в биомедицине.

Ранее «Дом инноваций» рассказывал, что ученые того же института разработали биосовместимый полимерный материал, который можно коротко назвать «клей для костей». Такое клеящее вещество легко и безопасно срастит переломы костей примерно за пять минут.



Добавить комментарий