Получив сигнал от производств, инженеры-химики из Массачусетского технологического института (МИТ) недавно разработали новый полимер, который вступает в реакцию с углекислым газом, взятым из воздуха, позволяя покрытию укрепляться. Материал подаёт надежды в дальнейшем применении, как в защитных покрытиях, так и в строительстве.
Исследование было проведено профессором Майклом Стрэно, постдоком Сон-Йонг Кваком и восемью другими исследователями в Массачусетском технологическом институте и Калифорнийском университете в Риверсайде.
Самоукрепляющийся полимер
При разработке этих экспериментов для подтверждения концепции исследовательская группа использовала хлоропласты (фотосинтезирующие клеточные элементы), полученные из листьев шпината. Хлоропласты не живые, но все же вызывают преобразование углекислого газа в глюкозу. В то время как изолированные хлоропласты обычно прекращают функционировать в течение нескольких часов после того, как они вытянуты с растения, Стрэно и другие члены исследовательской команды продемонстрировали способы продления каталитического время действия хлоропластов. Полимер также извлекает углекислый газ из воздуха.
«Представьте себе синтетический материал, который способен расти, подобно деревьям, забирать углерод из углекислого газа и включать его в основу материала», – объясняет Стрэно.
Согласно МТИ, используемый материал является «гелевой матрицей, состоящей из полимера, полученного из аминопропилметакриламида и глюкозы, фермента, называемого глюкозооксидазой», вместе с хлоропластами становится прочнее при включении углерода. Хотя текущие результаты еще не показывают достаточной прочности, чтобы использоваться в качестве строительного материала, существует вероятность того, что материал будет использоваться в дальнейшем в качестве покрытия или заполнителя трещин.
Команда исследователей, в настоящее время ориентирующаяся на оптимизацию свойств материала, также разработала методы получения полимера тоннами, хотя необходимы дополнительные достижения в области химии и материаловедения, прежде чем работа сможет расшириться в сторону строительных материалов и композитов. Одно из основных преимуществ такого типа материалов заключается в том, что они могут самостоятельно восстанавливаться под воздействием солнечных лучей, а также некоторого вида внутреннего освещения. Если поверхность повреждена, материал может самовосстанавливаться.
«Наша работа показывает, что углекислый газ не обязательно должен быть обременительным или затратным», – сказал Стрэно. «Он также открывает новые возможности. Во всем мире есть углерод. Мы строим мир с помощью углерода. Люди сделаны из углерода. Создание материала, который может получить доступ к обильному количеству углерода вокруг нас, является важной возможностью для материаловедения. В этом ключе, наша работа заключается в создании материалов, которые не просто с нейтральным, а с отрицательным показателем высвобождения углерода».
Поскольку результаты были положительными, Министерство энергетики США поддерживает новую программу под руководством Стрэно, для дальнейшего развития материала.
