Penyembuhan Sendiri Baru, Bahan Negatif Karbon Boleh Membantu Mengatasi Perubahan Iklim

Biologi sering boleh menjadi inspirasi reka bentuk muktamad. Baru-baru ini, jurutera di MIT dapat mengambil daun keluar dari buku mainan alam untuk merancang bahan yang menyembuhkan diri dan karbon-negatif. Ia adalah alat baru yang mengalu-alukan dalam memerangi perubahan iklim, dan dapat satu hari menggantikan bahan-bahan pelepasan berat seperti konkrit dengan alternatif penyelenggaraan yang jauh lebih rendah, mesra alam.

Dalam kajian baru yang diterbitkan di Malaysia Bahan Advanced, jurutera kimia menunjukkan bagaimana untuk merancang bahan yang mampu menggambar karbon dioksida pemanasan iklim dari udara dan kemudian menggunakannya untuk membesar dan membaikinya. Kajian yang diterajui oleh profesor Michael Strano di MIT, memecahkan halangan dalam bidang sains bahan, dengan murah, mudah untuk menghasilkan, polimer pembaikan diri yang memerlukan bahan yang minima.

"Bahan kami memerlukan apa-apa kecuali karbon dioksida atmosfera dan cahaya ambien, yang ada di mana-mana," kata penulis bersama Seonyeong Kwak menerangkan Songsang dalam e-mel.

Ciri-ciri penyembuhan diri sering kelihatan seperti keajaiban dramatik yang dikhaskan untuk dunia hewan, contohnya tokek yang tumbuh kembali ekor dan bintang laut tumbuh kembali seluruh anggota badan (atau masih liar, anggota badan yang tumbuh kembali seluruh badan). Umat ​​manusia telah berkuasa dalam regenerasi, mengurus reka bentuk robot lembut yang boleh membaiki diri dan salutan telefon penyembuhan diri untuk mengakhiri mimpi ngeri skrin yang pecah. Tetapi kaedah sebelumnya sering memerlukan input luaran, seperti cahaya UV, pemanasan atau rawatan kimia. Polimer baru ini adalah penyelenggaraan yang jauh lebih rendah dan mempunyai sumber tenaga yang mudah dijumpai, iaitu karbon dioksida.

Karbon-Makan Chloroplasts adalah Kunci

"Bayangkan bahan sintetik yang boleh tumbuh seperti pokok, mengambil karbon dari karbon dioksida dan memasukkannya ke tulang belakang bahan," Strano menerangkan dalam siaran akhbar.

Dengan mengambil kesempatan daripada kloroplas, komponen tumbuhan yang menuai dan mengubah cahaya menjadi tenaga, pasukan Strano membuat ini mungkin.

Digantung dalam hydrogel adalah polimer yang dipanggil aminopropyl methacrylamide (APMA), kloroplas yang stabil dikeluarkan dari bayam, dan enzim yang dipanggil glukosa oxidase (GOx). Apabila terdedah kepada cahaya matahari, kloroplas menghasilkan glukosa. Kemudian enzim GOx menendang ke dalam, menjadikan glukosa menjadi gluconolactone (GL), yang bertindak balas dengan APMA untuk mengelilingi lingkaran penuh, menghasilkan bahan yang sangat membentuk hidrogel itu sendiri, polimetasilamina glukosa (GPMAA). Penyelidik secara literal dapat melihat bahan tumbuh menjadi pepejal dari bentuk cecair.

Walaupun mereka adalah kunci kepada polimer dan menarik kerana kelimpahan mereka, kloroplas juga mempersembahkan isu reka bentuk yang mencabar. Sebagai komponen biologi, kloroplas tidak termotivasi untuk berfungsi apabila dipisahkan dari rumah tumbuhan mereka - sekali dikeluarkan, keupayaan fotosintesis mereka hanya bertahan beberapa jam sehari, maksimum. Buat masa ini, kimia merawat chloroplasts meningkatkan kestabilan dan pengeluaran glukosa, tetapi penyelidik berharap untuk beralih kepada alternatif bukan biologi.

Penyembuhan Sendiri untuk Kemampanan

Dengan semakin mendesak untuk membangunkan kaedah hidup yang lebih mampan, polimer memegang janji untuk membantu menetapkan semula pemeliharaan persekitaran yang dibina di sekeliling kita.

"Kerja kami menunjukkan bahawa karbon dioksida tidak semestinya beban dan kos," kata Strano. "Ini juga peluang dalam hal ini. Terdapat karbon di mana-mana. Kami membina dunia dengan karbon. Manusia terbuat dari karbon. Membuat bahan yang boleh mengakses karbon yang berlimpah di sekeliling kita adalah peluang yang besar untuk sains bahan. Dengan cara ini, kerja kami adalah tentang membuat bahan-bahan yang bukan hanya neutral karbon, tetapi karbon negatif."

Bahan ini tidak cukup kuat untuk pembinaan berskala besar, tetapi aplikasi jangka pendek seperti pengisian retakan atau penyembuhan penyembuhan diri dapat direalisasikan dalam waktu 1-2 tahun.

"Sains bahan tidak pernah menghasilkan apa-apa seperti ini," kata Strano MIT News. "Bahan-bahan ini menyerupai beberapa aspek sesuatu yang hidup, walaupun ia tidak menghasilkan semula."