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.

<< Назад: SSD накопитель Sandisk 256 ТВ 08.08.2025

>> Вперед: Визуальный микрофон 07.08.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

AirPods Pro с инфракрасными камерами 27.11.2025

Apple традиционно играет роль новатора, поэтому ожидания от следующего поколения AirPods Pro особенно высоки. Новая модель, над которой компания уже активно работает, должна не просто улучшить звук, но и расширить способы взаимодействия человека с цифровой средой. Одним из наиболее заметных нововведений станет появление чипа Apple H3. Сегодняшние AirPods Pro используют поколение H2, обеспечивающее высокую скорость обработки звука, однако переход к H3 обещает еще более точное шумоподавление и сокращение задержки при беспроводной передаче аудио. По данным источников, новая архитектура улучшит энергоэффективность, а также позволит чипу глубже интегрироваться с устройствами экосистемы Apple. Особенно это касается гарнитуры Vision Pro, которая получит более синхронную работу с будущими наушниками. Не менее интригующей выглядит вторая инновация - миниатюрные инфракрасные камеры, встроенные непосредственно в корпус AirPods. Специалисты предполагают, что эти сенсоры смогут фиксировать дв ...>>

ИИ нужно воспринимать как пользователя 26.11.2025

Искусственный интеллект постепенно перестает быть скрытым компонентом программных решений и выходит на передний план. Сегодня алгоритмы не просто помогают обрабатывать данные, но и активно участвуют в рабочих процессах, принимают решения, взаимодействуют с корпоративными сервисами и получают доступ к критически важной инфраструктуре. Такое расширение их возможностей заставляет специалистов по безопасности переосмыслить, что именно означает присутствие ИИ в цифровой среде. Президент по продуктам и технологиям Okta Рик Смит подчеркивает, что воспринимать ИИ исключительно как технологическую надстройку уже невозможно. По его словам, компании обязаны учитывать, что искусственные агенты становятся участниками процессов наравне с живыми сотрудниками, а значит, требуют аналогичных мер защиты. Он формулирует это предельно прямо: "Мы должны защищать клиентов не только от людей, но и от ИИ-агентов - относиться к ним как к пользователям". Однако многие организации продолжают рассматривать И ...>>

Случайная новость из Архива Бетон из моркови 05.07.2018 Делать бетон из моркови, превращать древесину в пластик или даже сжимать ее настолько, чтобы она превратилась в "супердревесину", которая будет в разы легче и крепче титана - все это звучит как что-то в духе экспериментов Франкенштейна. Однако, все перечисленные трансформации - это последний пример использования растительных тканей для создания экологически чистых искусственных материалов или примесей. Ученые выяснили, что растительные ткани могут повысить срок эксплуатации и прочность субстанций, которые уже используются в строительстве и производстве различных товаров: от игрушек до мебели, автомобилей и самолетов. Большое преимущество еще и в том, что растения связывают в своей структуре углерод, а следовательно использование их тканей означает сокращение выбросов CO2. Только на производство цемента приходится 5% углеродных выбросов по вине человечества. А процесс изготовления килограмма пластмассы из нефтепродуктов сопровождается выбросом шести килограммов парниковых газов. Специалисты нашли необычное применение моркови. В частности, ее изучением занимался Мохамед Саафи из Университета Ланкастера. Доктора Саафи и его коллег заинтересовала не вся морковка, а нечто, что они назвали "нанотромбоцитами", которые добывали из растений, не пригодных для продажи или морковных отходов на перерабатывающих заводах. Кожура сахарной свеклы тоже хороший источник нанотромбоцитов. Исследователи сотрудничают с компанией CelluComp, которая нашла промышленное применение для этих растительных тканей. В частности, компания производит добавки, которые укрепляют краску после высыхания. Каждый нанотромбоцит имеет площадь в одну миллионную метра. Он состоит из пласта жестких целлюлозных тканей. Несмотря на малый размер, такие елементы очень прочны. Если их совместить с другими материалами, можно получить чрезвычайно твердое вещество. Доктор Саафи смешивает нанотромбоциты с цементом, который изготавливают путем сжигания глины и известняка при высоких температурах. Обычно цемент смешивают со щебнем, песком и водой, чтобы получить жидковатый бетон, который с высыханием затвердевает. Но если добавить к смеси растительные нанотромбоциты, получается что-то покрепче. Биологический материал сам по себе укрепляет бетон, поэтому для его изготовления можно использовать меньше цемента. А это позволяет сократить выбросы CO2 в атмосферу в ходе его производства. Для получения кубического метра бетона достаточно добавить 500 грамм нанотромбоцитов, чтобы сократить при этом использование цемента на 40 килограмм. Доктор Саафи в течение следующих двух лет собирается определить, какая пропорция обнаруженных им природных частиц в строительных материалах будет наиболее оптимальной для строителей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025