Novo samoozdravilno, ogljično negativno gradivo bi lahko pripomoglo k boju proti podnebnim spremembam

Biologija lahko pogosto postane končni design navdih. V zadnjem času so inženirji na MIT-u lahko vzeli list iz knjige o naravi in ​​oblikovali material, ki je samozdravljiv. in ogljično negativnih. To je dobrodošlo novo orodje v boju proti podnebnim spremembam in bi lahko neke dni zamenjalo materiale, ki so težki za emisije, kot je beton, z veliko manj vzdrževanjem in okolju prijazno alternativo.

V novi študiji, objavljeni leta 2006. T Napredni materiali, kemični inženirji so pokazali, kako oblikovati material, ki je sposoben črpanja ogljikovega dioksida, ki ogreva podnebje, iz zraka in ga nato uporabiti za rast in popravilo. Študija, ki jo je vodil profesor Michael Strano na MIT, je prekinil ovire na področju znanosti o materialih, s poceni, preprosto izdelavo in samopopravljivim polimerom, ki potrebuje minimalen material.

"Naš material ne potrebuje nič drugega kot atmosferski ogljikov dioksid in svetlobo okolja, ki sta povsod prisotna," pojasnjuje soavtor Seonyeong Kwak. Inverse v e-poštnem sporočilu.

Samozdravilne lastnosti se pogosto zdijo dramatični čudeži, ki so rezervirani za živalski svet, npr. celo telo). Človeštvo se je preplavilo z regeneracijo, oblikovalo je mehke robote, ki se lahko popravijo in samozdravilni telefonski premaz, da bi končali nočno moru razbitih zaslonov. Vendar prejšnje metode pogosto zahtevajo zunanji vnos, kot so UV svetloba, ogrevanje ali kemična obdelava. Ta novi polimer je precej manj vzdrževalen in ima lahko dostopen, bogat vir energije: ogljikov dioksid.

Kloroplasti, ki jedo ogljik, so ključ

„Predstavljajte si sintetični material, ki lahko raste kot drevesa, vzame ogljik iz ogljikovega dioksida in ga vključi v hrbtenico materiala,“ pojasnjuje Strano v sporočilu za javnost.

Z izkoriščanjem kloroplastov, sestavine rastlin, ki pridelujejo in pretvarjajo svetlobo v energijo, je Stranova ekipa to omogočila.

Suspendiran v hidrogelu je polimer, imenovan aminopropil metakrilamid (APMA), stabilizirani kloroplasti, odstranjeni iz špinače, in encim, imenovan glukoza oksidaza (GOx). Ko so kloroplasti izpostavljeni sončni svetlobi, proizvajajo glukozo. Nato nastopi encim GOx, ki pretvori glukozo v glukonolakton (GL), ki reagira z APMA, da pride do polnega kroga, kar ustvarja material, ki sestavlja sam hidrogel, polimetakrilamid, ki vsebuje glukozo (GPMAA). Raziskovalci lahko dobesedno vidijo material iz trdne oblike v trdno snov.

Čeprav so ključni za polimer in so privlačni zaradi svoje številčnosti, so kloroplasti predstavljali tudi zahtevna vprašanja oblikovanja. Ker so biološke komponente, kloroplasti niso motivirani za delovanje, ko so ločeni od svojih rastlinskih domov - ko jih odstranimo, njihove sposobnosti fotosinteze trajajo le nekaj ur do dneva, največ. Zaenkrat je kemično zdravljenje kloroplastov povečalo stabilnost in proizvodnjo glukoze, vendar se raziskovalci upajo, da bodo prešli na nebiološko alternativo.

Samozdravljenje za trajnost

Z naraščajočo nujnostjo razvoja bolj trajnostnih načinov življenja, polimer obljublja, da bo pomagal ponovno razmisliti o ohranjanju grajenega okolja okoli nas.

»Naše delo kaže, da ogljikov dioksid ni nujno samo breme in strošek,« pravi Strano. „To je tudi priložnost v zvezi s tem. Ogljik je povsod. Svet gradimo z ogljikom. Ljudje so narejeni iz ogljika. Ustvarjanje materiala, ki lahko dostopa do obilnega ogljika okoli nas, je pomembna priložnost za znanost o materialih. Tako se ukvarjamo z izdelavo materialov, ki niso samo ogljično nevtralni, temveč ogljikov negativni."

Material ni dovolj močan za gradnjo v velikem obsegu, vendar se lahko kratkotrajne aplikacije, kot so polnjenje razpok ali samozdravilnih premazov, realizirajo v samo 1-2 letih.

"Znanost o materialih ni nikoli ustvarila nič takega," je povedal Strano MIT novice. "Ti materiali posnemajo nekatere vidike življenja, čeprav se ne reproducirajo."