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Selbstheilung Material kann sich von Kohlenstoff in die Luft bauen: Unter einer Seite von grünen Pflanzen, neue Polymer „wachsen“ durch eine chemische Reaktion mit Kohlendioxid.

Ein Material, entworfen von MIT Chemieingenieure können mit Kohlendioxid aus der Luft reagieren,, wachsen, stärken, und sogar selbst reparieren. das Polymer, die als Bau- oder Reparaturmaterial oder für Schutzüberzüge verwendet werden könnten einen Tag, kontinuierlich wandelt das Treibhausgas in ein auf Kohlenstoff basierendes Material, das sich verstärkt.

Die aktuelle Version des neuen Materials ist eine synthetische gelartige Substanz, die einen chemischen Prozess, ähnlich wie Pflanzen einzubauen Kohlendioxid aus der Luft, die in ihre wachsenden Gewebe führt. Das Material könnte, zum Beispiel, hergestellt in Form von Tafeln aus einem leichten Matrix, die zu einer Baustelle transportiert werden können, wo sie würden härten und verfestigen, nur an der Luft und Sonnenlicht, Einsparung dadurch auf den Energie- und Transportkosten.

Die Feststellung wird in einem Papier in der Zeitschrift Fortgeschrittene Werkstoffe, von Professor Michael Strano, Postdoc Seon-Yeong Kwak, und acht weitere am MIT und an der University of California in Riverside

„Dies ist ein völlig neues Konzept in der Materialwissenschaft,“, Sagt Strano, Der Kohlenstoff C. Dubbs Professor für Chemische Verfahrenstechnik. „Was wir als Kohlenstoff-Befestigungsmaterial nicht existieren noch heute“ außerhalb des biologischen Bereich, er sagt, beschreiben Materialien, die Kohlendioxid in der Umgebungsluft in einen Feststoff umwandeln kann,, stabile Form, nur mit der Kraft der Sonne, ebenso wie Pflanzen tun.

Die Entwicklung eines synthetischen Material, das nicht nur die für die Schaffung Nutzung fossiler Brennstoffe vermeidet, aber tatsächlich verbraucht Kohlendioxid aus der Luft, hat offensichtliche Vorteile für die Umwelt und Klima, Die Forscher weisen darauf hin,. „Stellen Sie sich ein synthetisches Material, das wie Bäume wachsen könnte, der Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid zu nehmen und es in das Material des Rückgrats Einbeziehung,“Strano sagt.

Das Material des Team in diesen ersten Proof-of-Concept-Experimenten verwendet hat Verwendung einer biologischen Komponente machen - Chloroplasten, die licht Nutzbarmachung Komponenten in Pflanzenzellen, die die aus Spinatblättern erhalten Forscher. Die Chloroplasten sind nicht am Leben, aber die Reaktion von Kohlendioxid zu Glucose katalysieren. Isolierte Chloroplasten sind ziemlich instabil, was bedeutet, dass sie nach ein paar Stunden zu stoppen neigen funktionieren, wenn sie von der Pflanze entfernt. In ihrem Papier, Strano und seine Mitarbeiter zeigen Methoden deutlich die katalytische Lebensdauer von extrahierten Chloroplasten zu erhöhen. In laufenden und zukünftigen Arbeit, den Chloroplasten wird durch Katalysatoren ersetzt, die in nicht-biologischen Ursprungs sind,, Strano erklärt.

Das Material verwendeten die Forscher, eine Gelmatrix aus einem Polymer aus aminopropyl Methacrylamid zusammengesetzt (APMA) und Glucose, ein Enzym namens Glucose-Oxidase, und die Chloroplasten, wird stärker, wenn sie den Kohlenstoff enthält. Es ist noch nicht stark genug, um als Baumaterial verwendet werden, obwohl es könnte als eine Rissfüllung oder Beschichtungsmaterial funktionieren, sagen die Forscher.

Das Team hat Methoden erarbeitet Materialien dieser Art durch die Tonne zu produzieren, und konzentriert sich nun auf die Materialeigenschaften zu optimieren. Kommerzielle Anwendungen wie selbstheilende Lacke und Rissfüllung realisierbar sind in naher Zukunft, Sie sagen, während weitere Fortschritte in der Wissenschaft der Chemie und Materialien Rückgrat sind vor dem Bau benötigten Materialien und Composites entwickelt werden können.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Materialien ist, sie würden sich selbst reparierende bei Einwirkung von Sonnenlicht oder einer Innenbeleuchtung, Strano sagt. Wenn die Oberfläche zerkratzt oder beschädigt, der betroffene Bereich wächst in den Lücken und reparieren den Schaden zu füllen, ohne dass eine externe Aktion.

Während es hat große Anstrengungen unternommen, die Selbstheilungs Materialien zu entwickeln, die diese Fähigkeit biologischer Organismen nachahmen, sagen die Forscher, diese haben alle einen aktiven Außen Eingang Funktion erforderlich. Heizung, UV-Licht, mechanische Beanspruchung, oder chemische Behandlung wurde benötigt, um den Prozess zu aktivieren. Im Gegensatz, Diese Materialien müssen nur Umgebungslicht, und sie übernehmen Masse aus Kohlenstoff in der Atmosphäre, welches ubiquitär.

Das Material beginnt als Flüssigkeit aus, Kwak sagt, Hinzufügen, „Es ist spannend, es zu beobachten, wie es beginnt zu wachsen und Cluster“ in eine feste Form.

„Materialwissenschaft gebracht hat so etwas noch nie,“Strano sagt. „Diese Materialien imitieren einige Aspekte von etwas Lebendigem, obwohl es reproduzieren nicht.“Weil die Erkenntnis ein breites Spektrum an möglichen Folgemaßnahmen Forschung eröffnet, die US-. Department of Energy ist ein neues Programm Sponsoring von Strano gerichtet, es weiter zu entwickeln.

„Unsere Arbeit zeigt, dass Kohlendioxid nicht rein eine Last zu sein braucht und ein Kosten,“Strano sagt. „Es ist auch eine Gelegenheit, in dieser Hinsicht. Es gibt Kohlenstoff überall. Wir bauen die Welt mit Kohlenstoff. Die Menschen sind aus Carbon. Herstellung eines Materials, das die reichlich vorhandenen Kohlenstoff um uns herum zugreifen kann, ist eine bedeutende Chance für Materialwissenschaften. Auf diese Weise, unsere Arbeit ist es, Materialien zu machen, die nicht nur neutral Kohlenstoff, aber Kohlenstoff negativ.“


Quelle:

http://news.mit.edu, von David L. krämer

 

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