Самовосстанавливающийся материал может строиться из углерода в воздухе: Беря пример с зеленых растений, новый полимер «вырастает» за счет химической реакции с углекислым газом.

Материал, разработанный инженерами-химиками Массачусетского технологического института, может реагировать с углекислым газом из воздуха., расти, укреплять, и даже ремонтировать себя. полимер, которые когда-нибудь могут быть использованы в качестве строительного или ремонтного материала или для защитных покрытий, непрерывно преобразует парниковый газ в материал на основе углерода, который упрочняет себя.

Текущая версия нового материала представляет собой синтетическое гелеобразное вещество, которое выполняет химический процесс, аналогичный тому, как растения поглощают углекислый газ из воздуха в свои растущие ткани.. Материал может, например, быть превращены в панели из легкой матрицы, которые можно будет отправить на строительную площадку, где они затвердевают и затвердевают только под воздействием воздуха и солнечного света., тем самым экономя энергию и стоимость транспортировки.

Открытие описано в статье в журнале. Передовые материалы, профессор Майкл Страно, постдок Сон-Ён Квак, и еще восемь человек в Массачусетском технологическом институте и Калифорнийском университете в Риверсайде.

«Это совершенно новая концепция в материаловедении.,- говорит Стрэндж, Углерод С. Дуббс, профессор химической инженерии. «То, что мы называем материалами, фиксирующими углерод, сегодня еще не существует» за пределами биологической сферы, он говорит, описание материалов, которые могут превращать углекислый газ в окружающем воздухе в твердое вещество., стабильная форма, используя только силу солнечного света, так же, как это делают растения.

Разработка синтетического материала, который не только позволяет избежать использования ископаемого топлива для его создания., но на самом деле потребляет углекислый газ из воздуха, имеет очевидные преимущества для окружающей среды и климата, исследователи отмечают. «Представьте себе синтетический материал, который мог бы расти, как деревья., извлечение углерода из углекислого газа и включение его в основу материала,Стрэндж говорит.

В материале, который команда использовала в этих первоначальных экспериментах по проверке концепции, действительно использовался один биологический компонент — хлоропласты., светособирающие компоненты в растительных клетках, который исследователи получили из листьев шпината. Хлоропласты не являются живыми, но катализируют реакцию углекислого газа на глюкозу.. Изолированные хлоропласты весьма нестабильны., это означает, что они, как правило, перестают функционировать через несколько часов после удаления с растения.. В своей статье, Страно и его коллеги демонстрируют методы, позволяющие значительно увеличить каталитическое время жизни экстрагированных хлоропластов.. В текущей и будущей работе, хлоропласты заменяются катализаторами небиологического происхождения., Страно объясняет.

Материал, который использовали исследователи, гелевая матрица, состоящая из полимера из аминопропилметакриламида (АПМА) и глюкоза, фермент, называемый глюкозооксидазой, и хлоропласты, становится прочнее, поскольку включает в себя углерод. Он еще недостаточно прочен, чтобы его можно было использовать в качестве строительного материала., хотя он может функционировать как материал для заполнения трещин или покрытия., Исследователи говорят,.

Команда разработала методы производства материалов такого типа тоннами., и сейчас сосредоточен на оптимизации свойств материала.. Коммерческие применения, такие как самовосстанавливающиеся покрытия и заполнение трещин, могут быть реализованы в ближайшем будущем., они говорят, тогда как для разработки строительных материалов и композитов необходимы дополнительные достижения в области базовой химии и материаловедения..

Одним из ключевых преимуществ таких материалов является то, что они самовосстанавливаются под воздействием солнечного света или внутреннего освещения., Странно говорит. Если поверхность поцарапана или треснута, пораженная область увеличивается, заполняя пробелы и восстанавливая повреждения., не требуя никаких внешних действий.

Хотя предпринимаются широкомасштабные усилия по разработке самовосстанавливающихся материалов, которые могли бы имитировать эту способность биологических организмов., Исследователи говорят,, для работы всех этих устройств требуется активный внешний вход.. Обогрев, УФ-излучение, механическое напряжение, или химическая обработка была необходима для активации процесса. В отличие от, этим материалам не нужно ничего, кроме окружающего света, и они включают массу углерода в атмосфере, который вездесущ.

Материал изначально представляет собой жидкость., Квак говорит, добавление, «Интересно наблюдать за тем, как он начинает расти и группироваться» в твердую форму.

«Материаловедение никогда не создавало ничего подобного,Стрэндж говорит. «Эти материалы имитируют некоторые аспекты чего-то живого., хотя он и не воспроизводится». Потому что это открытие открывает широкий спектр возможных последующих исследований., Соединенные штаты. Министерство энергетики спонсирует новую программу, направленную Страно, для ее дальнейшего развития..

«Наша работа показывает, что углекислый газ не должен быть просто бременем и затратами.,Стрэндж говорит. «В этом отношении это также возможность. Углерод есть везде. Мы строим мир из углерода. Люди состоят из углерода. Создание материала, который может получить доступ к обильному углероду вокруг нас, — это значительная возможность для материаловедения.. Таким образом, наша работа направлена ​​на создание материалов, которые не только являются углеродно-нейтральными, но углерод-отрицательный».

Источник:

HTTP://news.mit.edu, Дэвид L. лавочник