Nowy materiał wytwarzany ze ślimaków może zastąpić kevlar i włókno węglowe

Zespół naukowców opracował nowy, bardzo wytrzymały materiał, który w dodatku jest biodegradowalny. Inspiracją dla jego powstania były morskie mięczaki.

Po raz kolejny okazuje się, że natura potrafi podsuwać najlepsze pomysły, które można następnie wykorzystać do różnych zastosowaniach. W czasopiśmie Nature Communications pojawił się właśnie interesujący artykuł dotyczący nowego materiału opracowanego przez zespół naukowców.

Inspiracją do opracowania materiału okazały się wodne mięczaki. Te małe stworzenia przypominające wodne ślimaki, używają języka najeżonego maleńkimi mikroskopijnymi zębami do zeskrobywania jedzenia ze skał. Zawierają one zawierają twardy, ale elastyczny kompozyt, który okazał się znacznie mocniejszy niż jedwab pajęczy i porównywalny z włóknem węglowym i kevlarem.

Wytrzymały materiał z morskich ślimaków

Naukowcy opracowali w laboratorium metodę formowania się tych zębów, a następnie wykorzystali je do stworzenia nowego biomateriału kompozytowego. Z badań wynika, że wytrzymałość i elastyczność materiału jest podobna do syntetyków. Można jednak go utylizować bez generowania szkodliwych odpadów.

“W pełni syntetyczne kompozyty, takie jak Kevlar, są szeroko stosowane. Ale procesy produkcyjne mogą być toksyczne, zaś materiały trudne i drogie w recyklingu. Tutaj mamy materiał, który potencjalnie jest znacznie bardziej zrównoważony pod względem sposobu pozyskiwania i wytwarzania. A na koniec jego życia może ulec biodegradacji” – twierdzą naukowcy z Uniwersyteckiej Szkoły Farmacji i Nauk Biomedycznych.

Jego wytrzymałość wynika z unikalnej struktury zawierającej połączenie elastycznych, ciasno upakowanych włókien chityny, przeplatanych drobnymi kryształami minerału zawierającego żelazo zwanego getytem. Włókna są splecione ze sobą w taki sam sposób, w jaki używa się włókien węglowych do wzmocnienia plastiku.

Badacze opracowali nową metodę hodowania materiału poza jego naturalnym środowiskiem. Sposób polega na osadzaniu chityny i tlenku żelaza, na szkle pokrytym surowicą. Po mniej więcej dwóch tygodniach, substancja zmieniała się w struktury przypominające narząd skałoczepa, z których powstają zęby. Po opracowaniu sposobu na formowanie się zębów, zespół wyprodukował próbki biomateriału o szerokości pół centymetra poprzez mineralizację arkusza chityny.

Kolejnym krokiem naukowców będzie opracowanie możliwości wytwarzania materiału na znacznie większą skalę oraz rozpoczęcia masowej jego produkcji.

Źródło