Ученые из Национального университета Чэн Кун (Тайвань) и Университета Андаласа (Индонезия) создали сверхпрочную и экологичную «нанобумагу» из бактерий. Исследователи добились высокой прочности материала с помощью обработки обычным кипятком, полностью отказавшись от использования агрессивных химикатов. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
В основе нового материала лежит бактериальная целлюлоза — вещество, которое синтезируют бактерии вида Gluconacetobacter xylinum. Обычно для создания прочной бумаги из такой целлюлозы производители применяют токсичные окислители или энергоемкое горячее прессование. Авторы исследования предложили альтернативную технологию: они высушили бактериальную массу, измельчили ее в порошок, обработали ультразвуком для разделения волокон, а затем кипятили в воде при 100 °C в течение пяти часов.
Этот физический процесс позволил увеличить предел прочности на 89%, а ударную вязкость (способность поглощать энергию при деформации) — на 148% по сравнению с необработанными образцами. Кипячение заставило полимерные цепи целлюлозы перестроиться, что уплотнило структуру бумаги и снизило количество микропор. В результате материал стал не только более устойчивым к разрывам, но и приобрел повышенную термическую стабильность.
Бактериальная целлюлоза отличается от растительной большей чистотой, так как изначально не содержит примесей лигнина (полимера, отвечающего за жесткость) и других веществ. Этот биоматериал полностью разлагается в природе, однако получить из него одновременно прочную и эластичную пленку без химической модификации было крайне сложно. Традиционные методы переработки древесины для получения целлюлозы требуют огромного количества воды и едких реагентов, что наносит вред окружающей среде.
Новый метод открывает путь к массовому производству экологически безопасной упаковки, фильтрующих мембран и гибкой электроники. Поскольку для создания сверхпрочной «нанобумаги» требуется только вода и нагрев, технологию легко масштабировать на промышленных предприятиях без ущерба для экологии и здоровья.
Ранее эксперты выяснили, как микропластик из чайных пакетиков действует на клетки кишечника.