Nový materiál pro samoléčbu, uhlík-negativní materiál by mohl pomoci bojovat proti změně klimatu

Biologie může být často konečnou inspirací designu. Inženýři z MIT byli v poslední době schopni vyjmout list z přírodovědné hry, aby navrhli materiál, který se sám uzdraví. a uhlík-negativní. Je to vítaný nový nástroj v boji proti klimatickým změnám a mohl by jednoho dne nahradit materiály, které jsou těžké pro emise, jako je beton, daleko alternativou s nižšími nároky na údržbu, šetrnou k životnímu prostředí.

V nové studii publikované v Pokročilé materiály, Chemičtí inženýři demonstrovali, jak navrhnout materiál schopný čerpat z ovzduší oxid uhličitý, který otepluje podnebí, a pak jej použít k růstu a opravě. Studie, vedená profesorem Michaelem Stranem na MIT, prolomuje bariéry v oblasti materiálových věd s nenákladným, snadno vyrobitelným, samopravným polymerem, který potřebuje minimální materiál.

„Náš materiál nepotřebuje nic jiného než atmosférický oxid uhličitý a okolní světlo, které jsou všudypřítomné,“ vysvětluje spoluautor Seonyeong Kwak Inverzní v e-mailu.

Vlastní samoléčebné vlastnosti se často zdají být dramatickými zázraky vyhrazenými pro svět zvířat, například gekony, které pěstují zadní ocasy a hvězdice, které pěstují celé končetiny (nebo ještě divočejší, končetiny, které rostou dozadu). celé tělo). Lidstvo fušovalo do regenerace a dokázalo navrhnout měkké roboty, kteří se mohou sami opravit a samo-uzdravující potah telefonu ukončit noční můru rozbitých obrazovek. Předchozí metody však často vyžadují externí vstup, jako je UV světlo, topení nebo chemická úprava. Tento nový polymer má mnohem nižší údržbu a má snadno přístupný, bohatý zdroj energie: oxid uhličitý.

Klíčem jsou karbonplasty s obsahem uhlíku

„Představte si syntetický materiál, který by mohl růst jako stromy, přičemž by se uhlík dostal z oxidu uhličitého a začlenil se do páteře materiálu,“ vysvětluje Strano v tiskové zprávě.

Tím, že využil výhody chloroplastů, které jsou součástí rostlin, které sklízejí a přeměňují světlo na energii, to umožnil.

Suspenze v hydrogelu je polymer nazývaný aminopropylmethakrylamid (APMA), stabilizované chloroplasty odstraněné ze špenátu a enzym nazývaný glukózaoxidáza (GOx). Když jsou chloroplasty vystaveny slunečnímu záření, produkují glukózu. Pak se enzym GOx rozběhne, čímž se glukóza přemění na glukonolakton (GL), který reaguje s APMA, aby se naplnil kruh, čímž se vytvoří samotný materiál, který tvoří samotný hydrogel, polymetakrylamid obsahující glukózu (GPMAA). Výzkumníci mohou doslova vidět, že materiál vyrůstá z pevné formy z kapalné formy.

I když jsou klíčem k polymeru a jsou přitažlivé z důvodu jejich hojnosti, chloroplasty také představovaly náročné konstrukční otázky. Jako biologické složky nejsou chloroplasty motivovány k tomu, aby fungovaly, když jsou odděleny od svých rostlinných domovů - jakmile jsou odstraněny, jejich fotosyntetizační schopnosti trvají jen několik hodin až den, maximálně. Dosud chemická léčba chloroplastů zvýšila stabilitu a produkci glukózy, ale vědci doufají, že přejdou na nebiologickou alternativu.

Self-Healing pro udržitelnost

S rostoucí naléhavostí vyvíjet udržitelnější způsoby života, polymer má slib, že pomůže obnovit myšlení o udržení vybudovaného prostředí kolem nás.

„Naše práce ukazuje, že oxid uhličitý nemusí být čistě břemenem a nákladem,“ říká Strano. „Je to také příležitost v tomto ohledu. Všude je uhlík. Stavíme svět s uhlíkem. Lidé jsou vyrobeni z uhlíku. Vytváření materiálu, který má přístup k hojnému uhlíku kolem nás, je významnou příležitostí pro vědu o materiálech. Tímto způsobem se naše práce zabývá výrobou materiálů, které jsou nejen uhlíkově neutrální, ale také uhlíkových.

Materiál není dostatečně silný pro výstavbu ve velkém měřítku, ale krátkodobé aplikace, jako např. Vyplnění trhlin nebo samo-léčivých nátěrů, by mohly být realizovány za pouhých 1-2 roky.

„Vědy o materiálech nikdy nic takového nevyrobily,“ řekl Strano Zprávy MIT. „Tyto materiály napodobují některé aspekty něčeho živého, i když se neopakují.“