ריפוי עצמי חדש, פחמן שלילי חומר יכול לעזור להילחם שינוי האקלים

ביולוגיה יכולה לעתים קרובות להיות השראה העיצוב האולטימטיבי. לאחרונה, מהנדסים ב MIT היו מסוגלים לקחת עלה מתוך פלייבוק של הטבע לעצב חומר זה ריפוי עצמי ו פחמן שלילי. זה כלי חדש בברכה במאבק נגד שינוי האקלים, ויום אחד יכול להחליף חומרים כבדים פליטת כמו בטון עם הרבה יותר תחזוקה נמוכה, חלופה ידידותית לסביבה.

במחקר החדש שפורסם ב חומרים מתקדמים, מהנדסים כימיים הדגימו כיצד לעצב חומר המסוגל לצייר אקלים מתחמם פחמן דו חמצני מהאוויר ולאחר מכן להשתמש בו כדי לגדול ולתקן את עצמו. המחקר, בראשות פרופ 'מיכאל סטראנו ב- MIT, שובר מחסומים בתחום מדעי החומר, עם פולימר זול, פשוט לייצר, תיקון עצמי, כי צריך חומר מינימלי.

"החומר שלנו צריך שום דבר אבל דו תחמוצת הפחמן באטמוספירה ואור הסביבה, אשר נמצאים בכל מקום", מחבר משותף Seonyeong Kwak מסביר הפוך בדוא"ל.

ריפוי עצמי תכונות לעתים קרובות נראה ניסים דרמטית שמורות עבור בעלי החיים בעולם, למשל השממיות צומח זנבות אחוריים וכוכבי ים גדל איברים שלם כולו (או עדיין פראיים, איברים שגדלים בחזרה גוף שלם). האנושות יש dabbled ב התחדשות, מצליח לעצב רובוטים רכים שיכולים לתקן את עצמם ואת ריפוי עצמי הטלפון ציפוי לסיום סיוט של מסכי מרוסק. אבל שיטות קודמות לעתים קרובות דורשים קלט חיצוני, כגון אור UV, חימום או טיפול כימי. פולימר חדש זה הוא תחזוקה נמוכה בהרבה ויש לו מקור אנרגיה נגיש ושופע: פחמן דו חמצני.

פחמן אכילה Chloroplasts הם המפתח

"תארו לעצמכם חומר סינתטי שיכול לגדול כמו עצים, לקחת את הפחמן של פחמן דו חמצני ולשלב אותו לתוך עמוד השדרה של החומר", מסביר סטרנו בהודעה לעיתונות.

על ידי ניצול של chloroplasts, רכיב של צמחים לקצור ולהפוך אור לאנרגיה, צוות של סטראנו עשה את זה אפשרי.

מושעה הידרוג'ל הוא פולימר הנקרא aminopropyl methacrylamide (APMA), כלורופלסט התייצב הוסר תרד, ואנזים הנקרא גלוקוז oxidase (GOx). כאשר נחשפים לאור השמש, הכלורופלסטים מייצרים גלוקוז. ואז האנזים GOx בעיטות, הופך את הגלוקוז לתוך gluconolactone (GL), אשר מגיב עם APMA לבוא מעגל, יצירת חומר מאוד המרכיבה את הידרוגל עצמו, המכיל גלוקוז polymethacrylamide (GPMAA). חוקרים יכולים ממש לראות את החומר לגדול לתוך מוצק מן הטופס נוזלי.

בעוד הם המפתח הפולימר אטרקטיבי בגלל השפע שלהם, chloroplasts גם הציג בעיות עיצוב מאתגר. כמו רכיבים ביולוגיים, chloroplasts אינם מוטיבציה לפעול כאשר מופרדים מבתי הצמח שלהם - פעם הוסרו, יכולות הפוטוסינתזה שלהם האחרון רק כמה שעות עד מקסימום. לעת עתה, טיפול כימי בכלורופלסטים הגביר את היציבות ואת ייצור הגלוקוז, אך החוקרים מקווים לעבור לאלטרנטיבה לא ביולוגית.

ריפוי עצמי לקיימות

עם דחיפות גוברת לפתח שיטות קיימא יותר של החיים, הפולימר מחזיקה הבטחה לעזור לאפס את המחשבה על שמירה על הסביבה הבנויה סביבנו.

"העבודה שלנו מראה כי פחמן דו חמצני לא צריך להיות רק נטל ועלות", אומר סטראנו. "זו גם הזדמנות מבחינה זו. יש פחמן בכל מקום. אנו בונים את העולם בפחמן. בני אדם עשויים פחמן. הפיכת חומר זה יכול לגשת לפחמן בשפע סביבנו הוא הזדמנות משמעותית מדע החומרים. בדרך זו, העבודה שלנו היא על ביצוע חומרים שאינם רק פחמן ניטרלי, אבל פחמן שלילי."

החומר אינו חזק מספיק עבור בנייה בקנה מידה גדול, אבל יישומים לטווח קצר כמו מילוי סדקים או ריפוי עצמי ציפויים יכול להתממש תוך כמה שנים כמו 1-2.

"מדע החומרים מעולם לא הניב דבר כזה", אמר סטראנו חדשות MIT. "חומרים אלה מחקים היבטים מסוימים של משהו חי, למרות שזה לא לשכפל."