علماء ابتكروا مادة فائقة جديدة قد تكون بديلاً للبلاستيك

تشكل النفايات البلاستيكية مشكلة بيئية كبرى، إذ يتحلل البلاستيك ببطء إلى جزيئات دقيقة قد تطلق مواد ضارة مثل بيسفينول أ والفثالات ومركبات مسرطنة. وفي سعي لإيجاد بديل أكثر استدامة، طور فريق من جامعتي رايس وهيوستن مادة جديدة فائقة الخواص مشتقة من السليلوز البكتيري، قد تحل محله في تطبيقات عدة من التغليف إلى الإلكترونيات.

نشرت نتائج الدراسة في مجلة Nature Communications، وقدمها فريق بقيادة محمد مقصود رحمن، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية وهندسة الطيران بجامعة هيوستن، والأستاذ المساعد في علوم المواد وهندسة النانو بجامعة رايس. المؤلف الأول هو طالب الدكتوراه محمد عبد الرحمن سعدي من جامعة رايس.

الفكرة الأساسية ترتكز على توجيه نمو البكتيريا المنتجة للسليلوز داخل مفاعل حيوي دوار، ما يؤدي إلى محاذاة ألياف السليلوز أثناء تكوّنها بدلاً من نموها العشوائي المعتاد. هذه المحاذاة تعزز بشكل كبير الخواص الميكانيكية للمادة الناتجة، بحيث وصلت مقاومة الشد لألواح السليلوز المصنعة بهذه الطريقة إلى نحو 436 ميغاباسكال.

كما أضاف الفريق صفائح نانوية من نتريد البورون أثناء التخليق، فنتجت مادة هجينة بقوة أعلى تقارب 553 ميغاباسكال، مع تحسّن ملحوظ في الأداء الحراري؛ فالمادة المعدلة بددت الحرارة أسرع بحوالي ثلاث مرات مقارنة بالعينات الضابطة.

يتيح النهج الديناميكي داخل المفاعل الحيوي دمج إضافات نانوية متنوعة مباشرة أثناء نمو السليلوز، ما يتيح تخصيص الخصائص لمتطلبات تطبيقية محددة. وبفضل قابليته للتوسع وإمكانية إنجاز التصنيع في خطوة واحدة، يعتبر الباحثون أن التقنية صالحة للتطبيق في صناعات متعددة، منها المواد الهيكلية وأنظمة إدارة الحرارة والتغليف والمنسوجات والإلكترونيات الصديقة للبيئة وتقنيات تخزين الطاقة.