Jonny og Conny 1 – Episode 2
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生物学はしばしば究極のデザインのインスピレーションになることができます。ごく最近、MITのエンジニアは自然のプレイブックから葉を取り出して自己修復的な素材をデザインすることができました。 そして カーボンネガティブ。気候変動との闘いにおける歓迎すべき新しいツールであり、いつかコンクリートのような排出量の多い材料をはるかにメンテナンスの少ない環境にやさしい代替品に置き換えることができます。
で発表された新しい研究では アドバンストマテリアルズ、 化学技術者は、大気から気候温暖化の二酸化炭素を引き出すことができる材料をどのように設計するかをそれからそれ自身を成長させて、修理するためにそれを使う方法を示しました。 MITのMichael Strano教授が率いるこの研究は、安価で、製造が簡単で、最小限の材料しか必要としない自己修復ポリマーで、材料科学の分野における障壁を打ち破ります。
「私たちの素材には、大気中の二酸化炭素と環境光以外には何も必要ありません。これらはいたるところにあります」と、Seonyeong Kwakの共著者は説明します。 逆 メールで。
例えば、ヤモリは尾を伸ばして成長し、ヒトデは手足全体を伸ばして成長します（それでもまだもっと大きく成長している手足）。 全身 ）人類は再生に手を出して、自分自身を修理することができるソフトロボットと粉砕されたスクリーンの悪夢を終わらせるための自己修復電話コーティングをデザインすることをどうにかして管理しています。しかし、従来の方法は、紫外線、加熱、化学処理などの外部入力を必要とすることがよくあります。この新しいポリマーははるかにメンテナンスが少なく、手軽にアクセスできる豊富なエネルギー源である二酸化炭素を持っています。
炭素食用葉緑体がカギ
「木のように成長し、二酸化炭素から炭素を取り出し、それを材料のバックボーンに取り込むことができる合成材料を想像してください」とStranoはプレスリリースで説明します。
光を収穫してエネルギーに変換する植物の成分である葉緑体を利用することで、Stranoのチームはこれを可能にしました。
ヒドロゲル中に懸濁しているのは、アミノプロピルメタクリルアミド（ＡＰＭＡ）と呼ばれるポリマー、ホウレンソウから除去された安定化葉緑体、およびグルコースオキシダーゼ（ＧＯｘ）と呼ばれる酵素である。日光にさらされると、葉緑体はグルコースを産生します。その後、酵素GOxが作動して、グルコースをグルコノラクトン（GL）に変え、それがAPMAと反応して完全に一周し、ヒドロゲル自体を構成するまさにグルコース含有ポリメタクリルアミド（GPMAA）を構成する材料を作り出します。研究者は文字通り材料が液体から固体に成長するのを見ることができます。
それらはポリマーにとって重要でありそしてそれらの豊富さのために魅力的であるが、葉緑体もまた挑戦的な設計問題を提示した。生物学的成分として、葉緑体は、それらの植物の家から切り離されたときに機能するように動機付けられていません - 一度取り除かれると、それらの光合成能力は最大で数時間から一日しか続かない。現在のところ、葉緑体を化学的に処理することで安定性とグルコース産生が増加したが、研究者は非生物学的代替物に切り替えることを望んでいる。
持続可能性のための自己修復
より持続可能な生活方法を開発することの緊急性が増しているので、ポリマーは私達のまわりの造られた環境を維持することについて考えることをリセットするのを助けることを約束します。
「我々の研究は、二酸化炭素が純粋に負担とコストである必要はないことを示しています」とStranoは言います。 「この点でもチャンスです。どこにでも炭素があります。私たちは炭素で世界を築きます。人間は炭素でできています。身の回りの豊富な炭素にアクセスできる材料を作ることは、材料科学にとって大きなチャンスです。このように、私たちの仕事はカーボンニュートラルだけでなくカーボンネガティブな素材を作ることです。」
この材料は、大規模な建築には十分な強度がありませんが、亀裂の充填や自己修復コーティングなどの短期間の用途は、わずか1〜2年で実現する可能性があります。
「材料科学はこのようなものを生み出したことは一度もありません」とStranoは語った。 MITニュース 。 「これらの資料は、たとえそれが再現されていないとしても、生きているもののいくつかの側面を模倣しています。」