你有沒有想過,每天用的塑料瓶、快遞包裝,未來可能被一種由細菌“生產” 的材料替代?最近,美國休斯頓大學的科學家搞了個大新聞 —— 他們用細菌纖維素 “升級” 出一種新型 “超級材料”,不僅能降解,還比普通塑料更結實、更全能!
塑料污染逼急了,科學家盯上細菌“打工人”
全球每年產生約3億噸塑料垃圾,其中大部分難以降解,正在入侵海洋、土壤甚至人類食物鏈。為了找替代方案,科學家把目光投向了自然界的 “環保小能手”——細菌纖維素。
這種材料由細菌(比如木醋桿菌)分泌,本質是天然生物聚合物,最大的優點是“可降解+生物友好”。但過去的細菌纖維素像團松散的 “棉絮”,強度不夠,沒法直接替代塑料。
休斯頓大學機械與航天工程助理教授Maksud Rahman團隊做了件 “聰明事”:他們給細菌 “定制” 了一套 “流水線”,讓細菌不再 “亂逛”,而是按方向 “排隊工作”,生產出的纖維素納米纖維排列得整整齊齊,材料強度直接拉滿!
給細菌“開旋轉小灶”,材料性能開掛
具體咋操作?團隊設計了一個旋轉培養裝置:把產纖維素的細菌放進圓柱形的透氣培養箱,通過中心軸持續旋轉,讓培養液產生定向流動。就像給細菌“劃了條跑道”,它們只能順著水流方向移動,分泌的纖維素納米纖維也跟著 “排好隊”。
這還不夠!為了讓材料更全能,科學家往細菌的“培養液” 里加了氮化硼納米片—— 這種納米材料能導熱、增強韌性。最終,細菌一邊 “織” 纖維素,一邊把氮化硼 “織” 進結構里,做出的 “細菌纖維素-氮化硼復合納米片” 性能炸裂:
- 強度高:拉伸強度達到約553兆帕(相當于能吊起55噸重物的力量);
- 散熱快:熱擴散率是普通樣品的3倍;
- 能折疊、透光好:像塑料膜一樣柔軟,還能做透明材料。
Rahman說:“我們讓細菌‘有目的’地工作,這種可控的生物合成方法,能同時實現材料的結構對齊和多功能性。”
未來能替代塑料?這些場景先安排上!
這種“超級材料” 潛力有多大?團隊已經盯上了這些日常場景:
- 一次性用品:環保水杯、餐盒,用完埋土里自然降解;
- 包裝材料:比塑料更結實的快遞包裝,減少“暴力運輸” 破損;
- 醫療領域:能透氣、促進愈合的傷口敷料;
- 電子設備:可降解的柔性屏幕、散熱膜……
“我們希望這種強韌、多功能的環保材料能無處不在,替代各行業的塑料,減少環境傷害。”Rahman在《自然?通訊》發表的論文里寫道。
你愿意用“細菌造” 的杯子喝水嗎?
從實驗室到大規模應用,這種材料可能還需要幾年。但至少,它讓我們看到了“用自然解決自然問題” 的可能 —— 畢竟,連細菌都能當 “環保打工人”,人類還有什么理由不努力?
關于這種“細菌超級材料”,你最期待它先替代生活中的哪類塑料?
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