科学家“调教”细菌造出高强度超级材料，有望取代塑胶制品
下一代高性能材料不是来自塑胶工厂，而是来自活细菌？塑胶制品便宜易取得，但在自然界降解缓慢，还会产生微塑胶、释放双酚A与塑化剂等有害物质。为寻求塑胶替代方案，美国莱斯大学、休士顿大学团队开发一种全新制程，能将天然细菌纤维素转化为超强韧与多功能性环保材料，未来有望在包装、绿色电子产品领域取代传统石化塑胶。
细菌纤维素（BacterialCellulose，BC）是由特定微生物（如：木质醋酸菌）合成的天然高分子聚合物，也是地球最纯净且丰富的天然生物聚合物之一，具高纯度、强度、折叠性、较强保水力等特性。
不过在自然状态下，细菌纤维素生长通常以随机不规则模式生长，导致材料本身结构强度与实用效能受限。
为解决此问题，团队开发一种旋转生物反应器，通过控制内部流体动力学，能引导生产纤维素的细菌在培养过程向特定方向运动，同时使生长的纳米纤维沿同方向排列，本质上就像训练一支有纪律的细菌群体，通过“训练有素”的细菌运动大幅提升材料结构有序性，进而强化材料性能。
团队单纯通过排列控制形成的纤维素片材，抗拉强度可达436MPa，已接近部分金属、玻璃强度等级；而合成过程加入氮化硼纳米片后，团队进一步创造出抗拉强度更高、约553MPa的混合材料，除展现更好热性能，散热速度比对照样品高3倍，同时具备柔软、可折叠、透明、环保等优势。
研究人员解释，这种动态合成方法可以直接于制造过程掺入任何纳米级添加剂，使细菌纤维素在生长阶段就实现机械强度调控、热导性调控、其他多功能性（依需求客制）。
随著制程技术进一步完善，这类高强度、具散热效能且环境友善的细菌纤维素材料可广泛应用于各行各业，潜在应用包括结构材料、包装、纺织、绿色电子、储能技术，减少诸多产业对石化塑胶的依赖。
论文发表在《自然通讯》（NatureCommunications）期刊。
发表你的评论吧返回顶部
!评论内容需包含中文