ساخت ورق‌های زیست‌تخریب‌پذیر برای جایگزینی با پلاستیک

دانشمندان آمریکایی با راهکاری زیستی و ساده، ورق‌های سلولزی قوی و زیست‌تخریب‌پذیر با استفاده از باکتری‌ها تولید کردند که می‌توانند جایگزین پلاستیک در بسته‌بندی، پزشکی، الکترونیک و حتی ذخیره انرژی شوند.

به گزارش تک‌ناک، این ورق‌ها که توسط پژوهشگران دانشگاه هیوستون ایالات متحده، در پی بحران فزاینده زباله‌های پلاستیکی توسعه یافته‌اند، تنها یک مرحله ساخت دارند.

ورق‌هایی انعطاف‌پذیر، مقاوم و چندمنظوره

این ورق‌های جدید، از سلولز باکتریایی ساخته شده‌اند، که ماده‌ای زیستی و طبیعی است و از مدت‌ها قبل به دلیل تجزیه‌پذیری زیستی شناخته می‌شود. اما نوآوری اصلی، در نحوه تولید این ماده نهفته است.

پژوهشگران با استفاده از یک دستگاه چرخشی و ویژه، حرکت باکتری‌ها را هدایت و آنها را وادار کردند تا نانوالیاف سلولزی را به‌ شکل منظم و هم‌راستا بسازند. نتیجه، ورقی منعطف اما بسیار مقاوم است، که در کاربردهایی مانند: بسته‌بندی، پانسمان‌های پزشکی، الکترونیک سبز و منسوجات پیشرفته کاربرد دارد.

روش افزایش مقاومت ورق‌های جایگزین پلاستیک

پژوهشگران برای بهتر شدن عملکرد این ورق‌ها، از ورقه‌های بسیار نازک نیترید بور استفاده و آنها را به محیط واکنش اضافه کردند. نتیجه این بود که ورق‌های جدید، مقاومت کششی بسیار بالایی (تا ۵۵۳ مگاپاسکال) پیدا کردند و گرما را خیلی بهتر از ورق‌های معمولی انتقال دادند.

بر اساس نتایج، این ورق‌ها می‌توانند گرما را سه برابر سریع‌تر نسبت به نمونه‌های ساده دفع کنند. این ویژگی‌ها، آنها را به گزینه‌ای مناسب برای مدیریت حرارتی در تجهیزات الکترونیکی و انرژی تبدیل می‌کند.

دستگاهی نوآورانه برای هدایت باکتری‌ها

کلید اصلی این فناوری، یک محفظه چرخان استوانه‌ای با قابلیت نفوذ اکسیژن است، که به‌ طور مداوم می‌چرخد و باعث جریان جهت‌دار مایع درون خود می‌شود. این حرکت سیال، باکتری‌ها را به حرکت منظم وا‌می‌دارد و آنها به‌جای حرکت تصادفی، سلولز را به‌شکل سازمان‌یافته تولید می‌کنند.

دکتر رحمان در این باره گفت: «ما عملاً باکتری‌ها را وادار می‌کنیم که هدفمند رفتار کنند و به‌جای تولید نامنظم، سلولز را به‌شکل منظم و ساختاریافته می‌سازند.»

کاربردهای گسترده ورق‌های جایگزین پلاستیک

این فناوری زیستی نه‌تنها سازگار با محیط زیست است، بلکه با حذف نیاز به پردازش‌های انرژی‌بر و شیمیایی، از نظر اقتصادی نیز به‌صرفه است. برخلاف بسیاری از پلاستیک‌های زیستی موجود که نیاز به فرایندهای صنعتی پیچیده دارند، این روش از اصول ساده زیستی و طراحی مکانیکی بهره می‌برد.

پژوهشگران باور دارند که این رویکرد می‌تواند به کاربردهایی مانند موارد زیر گسترش یابد و راه را برای جایگزین واقعی پلاستیک‌های نفت‌پایه هموار سازد:

• مواد سازه‌ای سبک
• مدیریت گرمایی پیشرفته
• بسته‌بندی پایدار
• پارچه‌های سازگار با طبیعت
• وسایل الکترونیکی زیستی
• ذخیره انرژی به روش پاک‌تر

گامی نوین به‌سوی آینده‌ای بدون پلاستیک

این پروژه با ادغام زیست‌فناوری، نانومهندسی و علم مواد، روشی ساده و مقیاس‌پذیر برای تولید پلاستیک‌های زیستی قوی و پایدار ارائه کرده است. به‌نظر می‌رسد که این ورق‌های نوین می‌توانند به‌زودی در صنایع مختلف، جایگزین مناسبی برای پلاستیک‌های مخرب فعلی باشند و گامی موثر در کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی بردارند.