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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Метан пивного фестиваля 26.12.2019 Вклады человечества в формирование теплого одеяла нашей планеты из парниковых газов пусть и незначительны, но многочисленны. И метан, который по своей зловредности, то есть теплоудерживающей способности, дает двадцатикратную фору углекислому газу, входит в число важнейших. Значит, борьба с выбросами метана - серьезная задача для защитников климата. А чтобы серьезно бороться, надо хорошо изучить противника. Казалось бы, отметил для себя, что коровы дают за сотню миллионов тонн метана в год, стал вегетарианцем и успокоился в надежде, что внес посильный вклад в непримиримую борьбу за холод. Но даже в этом случае расслабляться нельзя, ведь враг многолик и может притаиться в неожиданном месте. Возьмем народные гуляния. Казалось бы, где там эмиссия метана? Но вот Чэнь Цзя и Флориан Дитрих из Технического университета Мюнхена при помощи голландских коллег и умных приборов подобрались к знаменитому мюнхенскому празднику пива - Октоберфесту. По их данным, за 16 дней на центральной площади Мюнхена к источникам пенного напитка в 2018 году припадало 6 миллионов человек. Они выпили 8 млн литров пива, потратили 100 млн литров воды на смывание нечистот, 2,9 млн кВт электричества и 201 тыс. литров природного газа, из которых 79% пошло на приготовление пищи, а остальное - на обогрев посетителей и продавцов. До начала праздника эмиссия метана была почти равна нулю, а во время - выросла до 6,7 мкг в секунду с квадратного метра площади. В выходные скорость эмиссии возрастала вдвое, как и число посетителей. Казалось бы, это прямо указывает: источник метана - это люди, выделяющие его подобно жвачным животным. Ан нет. Хотя метан и можно заметить в выдохе половины людей, его количество невелико: посетители Октоберфеста могли надышать лишь 0,13 мкг газа в секунду с квадратного метра площади. Канализация, хоть в нее и ушло 100 млн литров воды и 8 млн литров выпитого пива, метана в период праздника дала ничтожно мало - переработка отходов бактериями требует гораздо большего времени, чем 16 дней. Остается истраченный природный газ, который в пересчете на метан составил 134 тонн. Чтобы обеспечить расчетную эмиссию, в атмосферу должно было улететь за 16 дней 1,47 тонн, то есть 1,1% - вполне нормальная оценка для утечек газа. Отсюда следует вывод: не пиво на празднике способствует глобальному потеплению, а газ. Отказ от него, скажем, переход на спиртовки или бензиновые примусы, существенно улучшит положение. Правда, к авторам работы остался вопрос. Обычно для переносных горелок, а именно их применяют в передвижных павильонах, используют баллонный газ. И это вовсе не метан, а смесь пропана с бутаном. Если на Октоберфесте применяли именно такой газ, то поиск источника праздничного метана придется продолжить.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026