Два в одном: новый материал очищает воздух и использует углерод для саморемонта
В свете современных экологических тенденций (прямо скажем, печальных) исследователи ищут способы сокращения производств, связанных с выбросом парниковых газов в атмосферу. Но не менее важно удалять уже накопленный в ней углерод.
Новый материал, созданный инженерами из Массачусетского технологического института, как раз способен выполнить такую задачу. Но это не просто система фильтрации. Изюминка новой разработки заключается в том, что материал использует поглощённый из воздуха углекислый газ для саморемонта.
По словам химиков, текущая версия материала представляет собой синтетическое гелеобразное вещество, которое может вступать в реакцию с диоскидом углерода (CO2) и благодаря этому самостоятельно расти, укрепляться и даже самовосстанавливаться.
Такой материал может использоваться для строительства и ремонта, а также для создания защитных покрытий. Чтобы он затвердел, необходимы лишь воздух и солнечный свет.
"Это совершенно новая концепция в области материаловедения. То, что мы называем углеродсодержащими материалами, до сих пор не существовало за пределами биологической сферы, — отмечает один из ведущих авторов работы профессор Майкл Страно (Michael Strano). — Представьте себе синтетический материал, который может расти, как деревья, поглощать углерод из углекислого газа и включать его в свою основу. Эти материалы имитируют некоторые аспекты живого".
В ходе работы команда использовала гелевую матрицу из полимера на основе аминопропилметакриламида, фермента под названием глюкозооксидаза и хлоропластов. Последние исследователи получили из листьев шпината. В данном случае хлоропласты работают как катализатор (ускоритель) реакции диоксида углерода и глюкозы, поясняют специалисты.
Правда, хлоропласты, выделенные из живых клеток фотосинтезирующих растений, способны функционировать лишь в течение нескольких часов. Поэтому Страно и его коллеги в будущем хотят заменить их катализаторами небиологического происхождения, но с аналогичными свойствами.
Что касается свойств саморемонта, то авторы разработки поясняют: при появлении, скажем, царапины или трещины повреждённый участок на таком материале постепенно "затянется" сам собой. Для этого не потребуется никаких внешний воздействий: условия самовосстановления всё те же – воздух и свет.
Примечательно, что созданные ранее самовосстанавливающиеся материалы требуют более специфических условий: это может быть нагрев, воздействие интенсивного ультрафиолетового излучения или химическая обработка.
Другое преимущество новой разработки, которое подчёркивают исследователи, – это экологичность. Во-первых, для создания материала не требуется сжигание ископаемых видов топлива. Во-вторых, он принесёт пользу окружающей среде, так как будет поглощать углекислый газ из воздуха.
Впрочем, пока материал недостаточно прочен, чтобы использоваться в качестве строительного, но для ремонтных работ (к примеру, заполнения трещин) или создания защитных покрытий текущая версия вполне подходит.
Инженеры уже разработали методы производства нового материала в промышленных масштабах и теперь работают над улучшением его свойств. Планируется, что будущие версии будут доступны для коммерческого использования.
"Наша работа показывает, что углекислый газ не должен быть бременем. Во всём мире есть углерод. Мы строим мир с углеродом. Люди состоят из углерода. Создание материала, который может использовать избыточный углерод вокруг нас, является важной возможностью для материаловедения", — заключает профессор Страно.
Его команда опубликовала научную статью с более подробным описанием разработки в журнале Advanced Materials.
Напомним, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о других самовосстанавливающихся материалах: один из них научился регенерации у ящериц и подойдёт для создания защитных покрытий, другой же может использоваться для ремонта корпусов космических кораблей.
