Наноцеллюлоза: суперматериал, который можно вырастить


    Наноцеллюлоза — материал, представляющий собой набор наноразмерных волокон целлюлозы с высоким отношением сторон(длины к ширине). Типичная ширина такого волокна — 5-20 нм, а продольный размер варьируется от 10 нм до нескольких микрон. Материал обладает свойством псевдопластичности, т.е. является вязким при обычных условиях и ведёт себя как жидкость при физическом взаимодействии(тряске, взбалтывании и т.п.). Его удивительные свойства позволяют создавать на его основе сверхлёгкие и сверхпрочные материалы, такие, например, как аэрогель(eng).

    В настоящий момент волокна наноцеллюлозы выделяют из древесного волокна путём гомогенизации под высоким давлением (High Pressure Homogenization), достаточно дорогим технологическим процессом, требующим больших затрат энергии. Сложность производства является одним из основных сдерживающих факторов распространения этого материала.
    Но прогресс не стоит на месте. На днях, доктор Малькольм Браун, профессор из Университета Техаса, представил свой революционный способ «выращивания», который, по его мнению, является ни много ни мало «одним из самых важных открытий в биологии растений».


    Предметом исследования доктора Брауна было семейство бактерий чайный гриб(Kombucha tea), которое способно производить наноцеллюлозу в культурной среде. Но, для производства таким способом в промышленных масштабах, потребовалось бы огромное количество сахара, питательных веществ а так же бродильные чаны. Метод же профессора гораздо более эффективен и экологически чист. Единственное, что для него нужно — это вода, солнечный свет и водоросли. Учёный «внедрил» выделенные из ацетобактерий гены в сине-зелёные водоросли, заставив их производить наноцеллюлозу. Потенциально, такой способ позволит создавать целые органические заводы по производству материала в промышленных масштабах.

    Если мы сможем совершить последний шаг, мы произведем самый значимый переворот в сельском хозяйстве. Появятся фермы, производящие наноцеллюлозу — в больших количествах и недорого. Она может стать сырьём для постоянного производства биотоплива и многих других продуктов. Кроме того, данные водоросли поглощают углекислый газ, связанный с глобальным потеплением.

    Ресурс Gizmodo составил список самых интересных потенциальных применений перспективного материала:

    Армейская броня


    Благодаря тому, что наноцеллюлоза состоит из плотно упакованного массива игловидных кристаллов, она невероятно прочна. На самом деле, она имеет отношение прочность/вес в 8 раз большее, чем нержавеющая стать(eng), что позволяет создавать из неё лёгкие и прочные бронежилеты.

    Супергибкие экраны


    Наноцеллюлоза — прозрачный, гибкий и прочный материал, поэтому может быть использована как замена пластику или стеклу. Компания Pioneer уже изучает его в своих исследованиях по созданию супертонких и гибких экранов(eng).

    Фильтры


    Структура наноцеллюлозы напоминает графен, поэтому так же может быть использована для создания разного рода фильтров(eng). Подобные фильтры, возможно, смогут делать морскую воду пригодной для питья или удалять вредные вещества из сигаретного дыма(eng).

    Гибкие батареи


    Замените толстые и жёсткие разделители внутри батарей гибкими аналогами из наноцеллюлозы. Сделайте оболочку из графена — и мы получим гибкие батареи, о которых так мечтаем(eng).

    Ультраабсорбирующие аэрогели


    Из-за своей лёгкости и прочности, наноцеллюлоза может быть использована для создания пены, которая может выдержать до 10,000 больше собственного веса. Которая, как результат, является пористой и супер-абсорбирующей. Это можно использовать, например, для создания медицинских повязок.

    Невероятно энергоэффективные автомобили


    Компания Ford считает(eng), что возможно использовать новый материал для создания различных частей автомобиля — от деталей кузова до обшивки салона, тем самым доведя его вес до 400 кг.

    Биотопливо


    Возможно усовершенствование процесса, заставив водоросли помимо наноцеллюлозы производить ещё и биотопливо(eng), путём «подстройки» ДНК(eng).
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 36

      +4
      Если мы сможем совершить последний шаг, мы произведем самый значимый переворот...
      В конце всегда появляется какое-нибудь большое «но».
        +19
        Конечно, во всех популистических статьях где-то написано про одно «НО» (а иногда и не написано), но такое продолжение есть всегда:
        Появятся фермы, производящие наноцеллюлозу — в больших количествах и недорого. Она может стать сырьём для постоянного производства биотоплива и многих других продуктов. Кроме того, данные водоросли поглощают углекислый газ, связанный с глобальным потеплением.

        Жители Москвы, стесненные жилищным кризисом, бросятся в ваш великолепный город. Столица автоматически переходит в Васюки. Сюда переезжает правительство. Васюки переименовываются в Нью-Москву, а Москва — в Старые Васюки. Ленинградцы и харьковчане скрежещут зубами, но ничего не могут поделать. Нью-Москва становится элегантнейшим центром Европы, а скоро и всего мира.
          0
          Собственно, это прямая цитата профессора, а не выдумки автора статьи(т.е. меня). Как говорится, за что купил, за то и продаю.
            –1
            К вам никаких претензий нет. Ниже я уже писал про научную честность, и такие формулировки отличный пример ее отсутствия.
            +2
            Я за перенос столицы в Екатеринбург. Как раз самый логичный центр России, может дороги хоть сделают. :-)
              0
              Мне в начале девяностых попадалось предсказание какого-то астролуха: якобы Москва сгорит и Питер утонет — значит, столицу перенесут. Но в Екатеринбург переносить нельзя, потому что там царя убили, значит, делал вывод астролух, надо перенести в Челябинск.

              Прошло двадцать лет — столица на месте.
                +1
                Я не против, пусть будет Челябинск. А вообще перемещать столицу почаще бы, чтобы регионы развивались активнее, да и задачи у правительства рождались более практические. У нас же восточная часть страны вообще дикая.
                  0
                  У вас плохие дороги? Мало пробок и кортежей с мигалками? Тогда столица переезжает к вам!
                    0
                    Дороги у нас замечательные! В этом году их сделали по какой-то новой методе, что они растаяли вместе со снегом. Кортежи с мигалками я раз в год вижу максимум. А вот пробок у нас вполне хватает, учитывая что улицы все узенькие. Но в Москве метро сильно спасает. У нас оно спасает только один район — Уралмаш. Там живут счастливые люди, которые доезжают до центра за 15-20 минут :)
                      0
                      А еще и новая Ботаника и район Южного Автовокзала )
                        0
                        Метро, боюсь, в Москве так и останется
                          0
                          Это замечательно, что оно останется. Надеюсь, что и у нас когда-то сильно расширится и можно будет перемещаться быстро без машины.
              +6
              Кстати, уверен, там не одно «но», но, к сожалению, в погоне за прибылью и грантами современные ученые все реже и реже соблюдают принцип «научной честности»:
              То, что я собираюсь сообщить, мы никогда прямо не обсуждаем, но надеемся, что вы все вынесли это из школы: вся история научных исследований наводит на эту мысль. Поэтому стоит назвать её сейчас со всей определённостью. Это научная честность, принцип научного мышления, соответствующий полнейшей честности, честности, доведённой до крайности. Например, если вы ставите эксперимент, вы должны сообщать обо всем, что, с вашей точки зрения, может сделать его несостоятельным. Сообщайте не только то, что подтверждает вашу правоту. Приведите все другие причины, которыми можно объяснить ваши результаты, все ваши сомнения, устранённые в ходе других экспериментов, и описания этих экспериментов, чтобы другие могли убедиться, что они действительно устранены.
                0
                Вы наверно шутите, мистер Фейнман! Нет никаких сомнений в том, что писал нобелевский лауреат нет. И это справедливо по отношению к любой научной работе. Я не думаю, что хорошая идея применять этот принцип к рекламной статье, каковой она и является. Я думаю, что стоит учесть, что там на западе не все хорошо с финансированием науки, поэтому приходится давать любые обещания, лишь бы дали деньги. С наукой в этом смысле вообще тяжело — никогда не знаешь, что именно выстрелит. Возможно, все эти обещанные золотые горы только пшик, но пока есть шанс, что это может сработать — стоит пробовать.
                +1
                Этим НО станут зеленые. Это ж ГМ и сверхэффективно, зеленые этого не переживут.
                –6
                Честно говоря, страшно читать, что из этого материала хотят еще и автомобили делать… Сложно представить, как будут вести себя два таких автомобильчика по 400-500 кг при лобовом столкновении…
                  +3
                  Если когда-нибудь до такого производства действительно дойдёт дело, предварительно будет проведена масса тестов на безопасность.
                    0
                    Ну это естественно) И в целом поменяется опыт вождения такого автомобиля, ведь водить железного монстра в полторы-две тонны это одно, а легенькую машинку, которую, при желании, можно ногами отодвинуть с парковки, это совсем другое)
                      +1
                      Что другое то? Снижение массы автомобиля только положительно скажется на его качествах. В том числе улучшение управления, уменьшение расхода топлива и прочие плюшки.
                        0
                        Как минимум ветер сносить не будет?
                          0
                          а это уже пусть инженеры думают над аэродинамикой. даже если учесть что он будет весить 400-500кг (это в два раза легче существующих легковых автомобилей), то это все равно достаточно много что бы просто так уносилось ветром. Если вы имеете в виду сноситься ветром при езде, то это опять же зависит не от массы автомобиля а от его аэродинамики.
                          Думаю если такой легкий автомобиль действительно создадут, то он получит соответствующую подвеску, резину и аэродинамические свойства, что бы на кочках не подпрыгивать и ветром не сносило.

                    +5
                    А чем проблема если два таких автомобильчика? Если прочность достаточная и рассчитаны деформации то вести себя будут даже лучше чем два многотонных автомобиля. Меньше импульса надо погасить, меньше ускорение.
                      +5
                      [шутка]Есть опасность, что из-за огромной впитывающей способности материал такой через разбитую губу высосет из тела всю кровь.[/шутка]
                      +5
                      Поведут они себя аналогично двум автомобилям весом по тонне. Вот другое дело если 400кг столкнуться с авто весом около 2 тонн.
                        +3
                        Тогда автомобиль из наноцеллюлозы упруго отскочит! Если мы сможем совершить последний шаг и предотвратим мясорубку людей, мы произведем самый значимый переворот. ©
                        0
                        Тут палка о двух концах. Как минимум сами столкновения будут реже и на меньшей скорости за счет того что легкую машину быстрее можно остановить. С другой стороны, если она столкнется с «олдскульным тяжеловесом» — по закону сохранения импульса, бОльшую перегрузку получат пассажиры легкого автомобиля. Но я думаю что в среднем будет не хуже нынешних, а скорее всего лучше: активные системы безопасности развиваются во всех направлениях, так что даже если по совокупности будет пассивная хуже — «подтянут» за счет активной.
                          0
                          Это только на пользу пойдет. Меньше вес, меньше энергии.
                          –1
                          Зная что такое сине-зеленые водоросли и то что нано-объекты легко проникают сквозь клеточные мембраны, можно сделать вывод что утечка таких бактерий весьма опасна.
                            +7
                            Я думал, чайный гриб только в СССР был. Кто вывез секретную разработку наших ученых на запад???
                              0
                              Эту наноцеллюлозу еще в 2011 году у нас вроссии хотели производить из отходов сахарного производства. Вот еще хотели. Все какая-то Эфко-Нт трубила о том что вот вот запустит опытный заводик совместно с Воронежским государственным университетом. На сайте университета про эту наноцеллюлозу тоже упоминали в том же году в своих планах. Но что-то так и заглохло у них все похоже. По крайней мере на сайте этой самой Эфки в разделе продукции эта наноцеллюлоза отсутствует. Хотя они из нее хотели биоразлагаемую упаковку делать, может для упаковки своей продукции и используют…
                                0
                                Забавно. У американцев ассортимент хотелок от бронежилетов до автомобилей.
                                А у нас так простенько — упаковка. Очевидно инвесторы подумали, что это другой вариант бумажных пакетов и разбежались…
                                0
                                Это еще тут не сказано про возможности наноцеллюлозы в медицине.
                                Вот с ее помощью нервные клетки выращивают — science.compulenta.ru/667760
                                  +2
                                  которая может выдержать до 10,000 больше собственного веса — вы имели ввиду впитать?
                                    +1
                                    Замените толстые и жёсткие разделители внутри батарей гибкими аналогами из наноцеллюлозы. Сделайте оболочку из графена — и мы получим гибкие батареи, о которых так мечтаем(eng).

                                    Мы, блин, о емких аккумуляторах мечтаем, а не о гибких.
                                      0
                                      Автомобиль на 400кг это отлично! Только представьте, похудел на 20кг и машина стала шустрее разгоняться, точнее поворачивать, и расход топлива упал. Шикарно!
                                      • UFO just landed and posted this here

                                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.