Các nhà khoa học tại Đại học Rice và Đại học Houston vừa công bố một bước đột phá trong lĩnh vực vật liệu sinh học: biến cellulose do vi khuẩn sản xuất thành các tấm vật liệu siêu bền, dẻo, trong suốt và có thể phân hủy sinh học. Vật liệu mới mang tới một giải pháp thay thế nhựa vô cùng hứa hẹn.
Thông thường, sợi cellulose do vi khuẩn tạo ra có cấu trúc ngẫu nhiên, khiến độ bền và tính ứng dụng bị hạn chế. Bằng cách kiểm soát dòng chất lỏng bên trong thiết bị phản ứng sinh học mới, nhóm nghiên cứu đã căn chỉnh trực tiếp các sợi nano cellulose trong quá trình tổng hợp, tạo ra các tấm vật liệu có độ bền kéo lên tới 436 megapascals.
Hơn thế nữa, khi tích hợp các lớp nano nitride bo trong quá trình tổng hợp, họ thu được một vật liệu lai có độ bền tăng lên khoảng 553 megapascals và khả năng tản nhiệt nhanh gấp ba lần so với mẫu đối chứng.
Mẫu vật liệu sinh học được chế tạo trong phòng thí nghiệm – Ảnh: : Jorge Vidal/Đại học Rice.
“Phương pháp tổng hợp sinh học động này cho phép tạo ra vật liệu bền hơn, đa chức năng hơn”, tác giả chính của nghiên cứu và nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Rice cho biết. “Nó cũng giúp dễ dàng tích hợp các vật liệu nano khác nhau vào cellulose vi khuẩn, từ đó có thể tùy chỉnh đặc tính vật liệu cho từng ứng dụng cụ thể”.
Khác với sợi cellulose ngẫu nhiên truyền thống, cấu trúc sợi được căn chỉnh giúp tăng độ bền và độ linh hoạt, đồng thời dễ dàng tích hợp các chất phụ gia nano tùy theo nhu cầu sử dụng.
Nhờ tính đơn giản, khả năng mở rộng và tích hợp linh hoạt, công nghệ mới này có thể ứng dụng trong bao bì, dệt may, lưu trữ năng lượng, vật liệu xây dựng, và thậm chí là điện tử tiêu dùng.
“Đây là ví dụ điển hình cho nghiên cứu liên ngành giữa khoa học vật liệu, sinh học và kỹ thuật nano”, trưởng nhóm nhiên cứu là Muhammad Maksud Rahman nhận định. “Chúng tôi hình dung những tấm cellulose vi khuẩn mạnh mẽ, đa năng và thân thiện môi trường này sẽ trở nên phổ biến, thay thế nhựa trong nhiều lĩnh vực và góp phần giảm thiểu tác động xấu đến môi trường”.
Trong bối cảnh ô nhiễm nhựa ngày càng nghiêm trọng, công trình này mở ra một tương lai nơi vi khuẩn trở thành đồng minh sản xuất vật liệu xanh cho hành tinh.
Nguồn tin: https://genk.vn/nhom-nghien-cuu-tao-ra-sieu-vat-lieu-co-the-thay-the-nhua-ung-dung-trai-dai-tu-an-mac-cho-toi-do-dien-tu-20250724192049518.chn
