 Случайная новость из Архива Биопластик BCBN, прочнее стали
07.08.2025
В условиях растущей экологической нагрузки и стремления к устойчивому развитию перед учеными стоит задача создания новых материалов, сочетающих экологичность и высокие эксплуатационные характеристики. Одним из таких решений стал биопластик нового поколения, разработанный учеными из Rice University. Материал не только полностью разлагается в природе, но и по прочности способен соперничать с металлами, открывая перспективы для широкого применения в самых разных отраслях - от электроники до упаковки.
Основой нового материала стал природный полимер - бактериальная целлюлоза. В отличие от ее растительного аналога, она не содержит примесей лигнина и гемицеллюлозы, что делает ее чище, легче перерабатываемой и биоразлагаемой. Однако основным препятствием для практического применения долгое время оставалась ее хаотичная структура: нанофибры располагались беспорядочно, что ограничивало прочностные характеристики.
Команда исследователей под руководством специалистов из Rice University предложила инновационный подход к организации волокон, разработав специальный вращающийся биореактор. В нем бактерии находятся в управляемом ламинарном потоке, который заставляет их двигаться в определенном направлении. В результате нанофибры целлюлозы выстраиваются параллельно, формируя упорядоченные слои. Такие листы уже продемонстрировали прочность до 436 мегапаскалей - это показатель, близкий к низкоуглеродистой стали.
Чтобы дополнительно усилить материал и улучшить его тепловые характеристики, ученые интегрировали в структуру тончайшие слои гексагонального нитрида бора - вещества, известного как "белый графен". Эти нановключения распределяются вдоль волокон целлюлозы, формируя многоуровневую композитную структуру. В результате удается повысить прочность до 553 мегапаскалей, а теплопроводность возрастает втрое по сравнению с обычной бактериальной целлюлозой.
Прозрачный и эластичный, новый материал - получивший название BCBN - проявил выдающиеся результаты в лабораторных тестах. Так, он выдерживает до 10 тысяч циклов изгиба и разгибания без разрушения структуры, что подтверждает его пригодность для использования в условиях постоянной деформации. Эти свойства делают его особенно перспективным для гибких электронных устройств и термочувствительных компонентов.
Кроме того, высокая теплопроводность делает BCBN интересным кандидатом для терморегуляции в портативной электронике и системах хранения энергии, где перегрев может быть критическим фактором. Прозрачность, гибкость и экологичность также открывают дорогу для использования в упаковке, особенно пищевой, где необходимы безопасные и быстро разлагаемые материалы.
Однако, несмотря на впечатляющие свойства, массовое производство материала пока остается технически сложной задачей. Лабораторные установки обеспечивают лишь микроскопические объемы - всего несколько миллиграммов сухого вещества в день. По мнению ученых, масштабирование технологии возможно, но потребует серьезной оптимизации условий выращивания бактерий, контроля состава питательной среды и упрощения процесса введения нанодобавок.
|
Рекомендуем интересные статьи раздела 
Смотрите другие статьи раздела 
Читайте и пишите полезные 