Buzz
Bước tiến mang tính đột phá trong ngành công nghiệp vật liệu, đem lại giải pháp khả thi cho vấn đề ô nhiễm rác thải nhựa đang ở mức báo động.
Nhóm nghiên cứu từ Đại học Rice và Đại học Houston đã đạt được thành tựu đáng kể khi chuyển hóa cellulose vi khuẩn thành loại vật liệu sinh học với độ bền cao, tính dẻo dai, trong suốt và có khả năng phân hủy hoàn toàn. Đây được xem là ứng viên tiềm năng thay thế cho các sản phẩm nhựa thông thường.
Khác với cấu trúc sắp xếp ngẫu nhiên của sợi cellulose vi khuẩn thông thường - vốn làm giảm độ bền và hạn chế khả năng ứng dụng, phương pháp mới cho phép điều chỉnh dòng chảy trong hệ thống phản ứng sinh học, giúp sắp xếp có trật tự các sợi nano cellulose, tạo ra vật liệu đạt độ bền kéo ấn tượng lên đến 436 megapascals.
Đặc biệt hơn, khi kết hợp thêm các lớp nano nitride bo trong quá trình sản xuất, nhóm đã phát triển thành công vật liệu composite với độ bền được nâng lên khoảng 553 megapascals, đồng thời khả năng tản nhiệt cũng được cải thiện gấp ba lần so với vật liệu thông thường.
Mẫu vật liệu sinh học được chế tạo trong phòng thí nghiệm - Ảnh: : Jorge Vidal/Đại học Rice.
"Kỹ thuật tổng hợp sinh học động lực này không chỉ tạo ra vật liệu có độ bền vượt trội và đa tính năng", trưởng nhóm nghiên cứu kiêm nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Rice giải thích. "Nó còn cho phép kết hợp linh hoạt nhiều loại vật liệu nano khác nhau vào cấu trúc cellulose vi khuẩn, giúp điều chỉnh đặc tính vật liệu phù hợp với từng mục đích sử dụng cụ thể".
So với cấu trúc sợi cellulose thông thường có sắp xếp hỗn loạn, việc sắp xếp có trật tự các sợi nano giúp cải thiện đáng kể độ bền cơ học và tính linh hoạt, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để bổ sung các hạt nano phụ gia theo yêu cầu ứng dụng cụ thể.
Với những ưu điểm vượt trội về tính đơn giản, khả năng sản xuất quy mô lớn và tính ứng dụng đa dạng, công nghệ đột phá này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa nhiều ngành công nghiệp từ sản xuất bao bì, dệt may, pin năng lượng, vật liệu xây dựng cho đến các thiết bị điện tử dân dụng.
"Nghiên cứu này là minh chứng rõ nét cho sự hợp tác liên ngành giữa khoa học vật liệu, công nghệ sinh học và kỹ thuật nano", Muhammad Maksud Rahman, trưởng nhóm nghiên cứu chia sẻ. "Chúng tôi tin rằng loại vật liệu cellulose vi khuẩn bền chắc, đa năng và thân thiện môi trường này sẽ dần thay thế nhựa trong nhiều ứng dụng, góp phần quan trọng vào việc bảo vệ hệ sinh thái toàn cầu".
Trước thực trạng ô nhiễm rác thải nhựa ngày càng trầm trọng, phát minh này mở ra viễn cảnh tươi sáng khi vi khuẩn có thể trở thành công cụ sản xuất vật liệu bền vững, góp phần bảo vệ môi trường sống của chúng ta.
