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     ![]()  科学家「调教」细菌造出高强度超级材料,有望取代塑胶制品
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【卡城华人网 www.calgarychina.ca】  2026-05-29 14:13   免责声明: 本消息未经核实,不代表网站的立场、观点,如有侵权,请联系删除。 |
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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(Bacterial Cellulose,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,透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,同时使生长的奈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,透过「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。
团队单纯透过排列控制形成的纤维素片材,抗拉强度可达436 MPa,已接近部分金属、玻璃强度等级;而合成过程加入氮化硼奈米片后,团队进一步创造出抗拉强度更高、约553 MPa 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奈米级添加剂,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)。 随着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》(Nature Communications)期刊。 来源:科技新报 编辑(Edit)     删除(Delete) |
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