新型细菌纤维素材料有望大年夜幅缓解塑料污染危机

研究指出，细菌纤维素本身由纳米标准纤维构成，力学基本优良，但因为纤维在天然发展过程中偏向无序，整体机能一向未能充分发挥。此外，往这种三维致密收集中引入其他纳米填料时，也面对分散与渗入渗出艰苦，限制了材料功能拓展。为解决上述问题，团队设计了一种扭转式生物反响器，经由过程流体活动引导产纤维素细菌的活动偏向，使其在发展过程中“被迫列队”，从而实现纤维定向发展。

论文第一作者、莱斯大年夜学博士生M.A.S.R. Saadi表示，这种办法相当于“练习一支规律严肃的细菌部队”，让本来随机游动的细菌沿着设定偏向移动，并在这一过程中定向生成纤维素。经由过程这种动态生物合成策略，研究人员制得的定向细菌纤维素片材抗拉强度约为436兆帕，强度可比肩部分金属和玻璃，同时具备柔韧可折叠、透明、且情况友爱的特点。

在进一步实验中，团队将六方氮化硼纳米片直接参加细菌培养养分液，使其在合成过程华夏位掺入纤维素收集。这种复合伙料的抗拉强度最高晋升至553兆帕，其热机能也明显改良，导热才能约为对比样品的3倍，有助于快速散热。研究人员强调，该办法为在材料生成阶段“底层集成”多种纳米添加剂供给了便利，可以根据应用需求定制机械、热学等机能。

团队认为，这种单步调、自下而上的制备路线具备工业放大年夜潜力。得益于工艺简化和材料来源广泛，将来有望在包装、纺织、构造材料、热治理、绿色电子器件以及能源存储等范畴获得应用。拉赫曼指出，这项工作展示了材料科学、生物学和纳米工程交叉研究的力量，最终目标是让这种强度高、多功能且生态友爱的细菌纤维素片材在各类场景中代替部分塑料，减轻情况破坏。

塑料污染经久以来是全球性难题，常见合成高分子会在情况平分化为微塑料，并释放双酚A（BPA）、邻苯二甲酸酯及部分致癌物等有害化学物质。为此，以穆罕默德·马克苏德·拉赫曼为首的研究团队将眼光投向天然生物高分子——细菌纤维素，这种材料来源丰富、纯度高且可生物降解。

研究团队总结称，经由过程解决经久困扰细菌纤维素的纤维取向和填料扩散难题，该工艺为这种天然生物高分子打开了通往高机能工程材料的大年夜门。他们认为，这种可降解、机能可调的生物基材料为削减对传统塑料的依附供给了一条实际路径，也为全球塑料污染治理带来新的技巧想象空间。