Memresaniga materialo povas sin konstrui el karbono en la aero: Prenante paĝon el verdaj plantoj, nova polimero "kreskas" per kemia reago kun karbondioksido.

Materialo desegnita de kemiaj inĝenieroj de MIT povas reagi kun karbondioksido de la aero, kreski, fortigi, kaj eĉ ripari sin. La polimero, kiu iam povus esti uzata kiel konstrua aŭ ripara materialo aŭ por protektaj tegaĵoj, kontinue konvertas la forcej-efikan gason en karbon-bazitan materialon kiu plifortigas sin.

La nuna versio de la nova materialo estas sinteza ĝel-simila substanco kiu elfaras kemian procezon similan al la maniero kiel plantoj korpigas karbondioksidon de la aero en siajn kreskantajn histojn.. La materialo povus, ekzemple, fariĝu paneloj de malpeza matrico kiu povus esti ekspedita al konstruejo, kie ili malmoliĝos kaj solidiĝus nur pro eksponiĝo al aero kaj sunlumo, tiel ŝparante la energion kaj koston de transportado.

La trovo estas priskribita en artikolo en la revuo Altnivelaj Materialoj, de profesoro Michael Strano, postdoktoro Seon-Yeong Kwak, kaj ok aliaj ĉe MIT kaj ĉe la Universitato de Kalifornio ĉe Riverside

“Ĉi tio estas tute nova koncepto en materiala scienco,” diras Stranga, la Karbono C. Dubbs Profesoro pri Kemia Inĝenierado. "Kion ni nomas karbon-fiksaj materialoj ankoraŭ ne ekzistas hodiaŭ" ekster la biologia sfero, li diras, priskribante materialojn kiuj povas transformi karbondioksidon en la ĉirkaŭa aero en solidon, stabila formo, uzante nur la potencon de sunlumo, same kiel la plantoj faras.

Disvolvi sintezan materialon, kiu ne nur evitas la uzon de fosiliaj brulaĵoj por sia kreado, sed efektive konsumas karbondioksidon el la aero, havas evidentajn avantaĝojn por la medio kaj klimato, la esploristoj atentigas. “Imagu sintezan materialon, kiu povus kreski kiel arboj, prenante la karbonon el la karbondioksido kaj enkorpigante ĝin en la spinon de la materialo,Strange diras.

La materialo, kiun la teamo uzis en ĉi tiuj komencaj pruvo-de-konceptaj eksperimentoj, ja uzis unu biologian komponanton - kloroplastoj., la lum-utiligaj komponentoj ene de plantĉeloj, kiun la esploristoj akiris el spinacaj folioj. La kloroplastoj ne vivas sed katalizas la reagon de karbondioksido al glukozo. Izolitaj kloroplastoj estas sufiĉe malstabilaj, signifante ke ili tendencas ĉesi funkcii post kelkaj horoj kiam ili estas forigitaj de la planto. En ilia papero, Strano kaj liaj kunlaborantoj montras metodojn por signife pliigi la katalizan vivdaŭron de ĉerpitaj kloroplastoj. En daŭra kaj estonta laboro, la kloroplasto estas anstataŭigita per kataliziloj kiuj estas nebiologiaj en origino, Strano klarigas.

La materialo kiun la esploristoj uzis, ĝela matrico kunmetita de polimero farita el aminopropilmetacrilamido (APMA) kaj glukozo, enzimo nomata glukozooksidazo, kaj la kloroplastoj, iĝas pli forta kiam ĝi enkorpigas la karbonon. Ĝi ankoraŭ ne estas sufiĉe forta por esti uzata kiel konstrumaterialo, kvankam ĝi povus funkcii kiel fenda plenigaĵo aŭ tega materialo, diras la esploristoj.

La teamo ellaboris metodojn por produkti materialojn de ĉi tiu tipo je la tuno, kaj nun koncentriĝas pri optimumigo de la propraĵoj de la materialo. Komercaj aplikoj kiel mem-resanigaj tegaĵoj kaj fendetplenigo estas realigeblaj baldaŭ, ili diras, dum kromaj progresoj en spinkemio kaj materialscienco estas necesaj antaŭ ol konstrumaterialoj kaj kunmetaĵoj povas esti evoluigitaj.

Unu ŝlosila avantaĝo de tiaj materialoj estas, ke ili mem-riparus post eksponiĝo al sunlumo aŭ iu endoma lumigado, Strange diras. Se la surfaco estas skrapita aŭ fendita, la tuŝita areo kreskas por plenigi la truojn kaj ripari la damaĝon, sen postuli iun eksteran agon.

Dum estis ĝeneraligita klopodo evoluigi mem-resanigajn materialojn kiuj povus imiti ĉi tiun kapablon de biologiaj organismoj., diras la esploristoj, ĉi tiuj ĉiuj postulis aktivan eksteran enigaĵon por funkcii. Hejtado, UV-lumo, mekanika streĉo, aŭ kemia traktado estis necesa por aktivigi la procezon. Kontraste, ĉi tiuj materialoj bezonas nenion krom ĉirkaŭa lumo, kaj ili korpigas mason el karbono en la atmosfero, kiu estas ĉiea.

La materialo komenciĝas kiel likvaĵo, Kwak diras, aldonante, "Estas ekscite rigardi ĝin kiam ĝi komencas kreski kaj amasiĝi" en solidan formon.

"Materia scienco neniam produktis ion tian,Strange diras. “Ĉi tiuj materialoj imitas iujn aspektojn de io vivanta, kvankam ĝi ne reproduktiĝas." Ĉar la trovo malfermas larĝan aron de eblaj sekvaj esploroj, la U.S. Sekcio de Energio sponsoras novan programon direktitan de Strano por disvolvi ĝin plu.

“Nia laboro montras, ke karbondioksido ne devas esti nur ŝarĝo kaj kosto,Strange diras. "Ĝi ankaŭ estas ŝanco ĉi-rilate. Ĉie estas karbono. Ni konstruas la mondon per karbono. Homoj estas faritaj el karbono. Fari materialon kiu povas aliri la abundan karbonon ĉirkaŭ ni estas grava ŝanco por materiala scienco. La afero estas, ke la Leĝo pri Konservado de Ŝarĝo devigas nin la fakton, ke ĉiufoje, kiam elektrono estas kreita el gamaradio., nia laboro temas pri fabrikado de materialoj ne nur karboneŭtralaj, sed karbonnegativo."

Fonto:

http://novaĵoj.mit.edu, de David L. Kandelisto