Ученые вяжут футуристическое эко

14 июля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

надежный источник

корректура

по границам

Ученые, надеющиеся снизить воздействие строительной отрасли на окружающую среду, разработали способ выращивания строительных материалов с помощью вязаных форм и корневой сети грибов. Хотя исследователи и раньше экспериментировали с подобными композитами, ограничения формы и роста органического материала затрудняли разработку разнообразных приложений, реализующих его потенциал.

Используя вязаные формы в качестве гибкого каркаса или «опалубки», ученые создали композит под названием «микокрит», который более прочный и универсальный с точки зрения формы и формы, что позволяет ученым выращивать легкие и относительно экологически чистые строительные материалы.

«Наша цель — изменить внешний вид, ощущение и благополучие архитектурных пространств, используя мицелий в сочетании с материалами биологического происхождения, такими как шерсть, опилки и целлюлоза», — сказала доктор Джейн Скотт из Университета Ньюкасла, автор статьи в Границы биоинженерии и биотехнологии. Исследование было проведено командой дизайнеров, инженеров и ученых из Исследовательской группы живого текстиля, входящей в Центр биотехнологий в искусственной среде Университета Ньюкасла.

Чтобы создать композиты с использованием мицелия, части корневой сети грибов, ученые смешивают споры мицелия с зернами, которыми они могут питаться, и материалом, на котором они могут расти. Эту смесь упаковывают в форму и помещают в темную, влажную и теплую среду, чтобы мицелий мог расти, плотно связывая субстрат.

Как только он достигнет нужной плотности, но до того, как начнет образовывать плодовые тела, которые мы называем грибами, его высушивают. Этот процесс может обеспечить дешевую и устойчивую замену пенопласта, древесины и пластика. Но для роста мицелию необходим кислород, что ограничивает размер и форму традиционных жестких форм и ограничивает текущие применения.

Трикотажные ткани предлагают возможное решение: кислородопроницаемые формы, которые могут меняться от гибких к жестким по мере роста мицелия. Но текстиль может быть слишком податливым, и формы сложно упаковывать последовательно. Скотт и ее коллеги намеревались разработать смесь мицелия и систему производства, которая могла бы использовать потенциал вязаных форм.

«Вязание — это невероятно универсальная система трехмерного производства», — сказал Скотт. «Он легкий, гибкий и пластичный. Основным преимуществом технологии вязания по сравнению с другими текстильными процессами является возможность вязать трехмерные структуры и формы без швов и отходов».

Образцы обычного композитного мицелия были приготовлены учеными в качестве контроля и выращены вместе с образцами микокрета, который также содержал бумажный порошок, комки бумажного волокна, воду, глицерин и ксантановую камедь. Эта паста была разработана для подачи в вязаную опалубку с помощью литьевого пистолета для улучшения консистенции упаковки: паста должна была быть достаточно жидкой для системы подачи, но не настолько жидкой, чтобы не сохранять форму.

Трубки для запланированной тестовой структуры были связаны из мериносовой пряжи, стерилизовались и закреплялись на жесткой конструкции, пока они заполнялись пастой, чтобы изменения натяжения ткани не влияли на характеристики микокрита.

После высыхания образцы подвергались испытаниям на прочность на растяжение, сжатие и изгиб. Образцы микокрета оказались прочнее обычных образцов композиционного мицелия и превзошли композиты мицелия, выращенные без вязаной опалубки. Кроме того, пористая трикотажная ткань опалубки обеспечивала лучшую доступность кислорода, а выращенные в ней образцы сжимались меньше, чем большинство композиционных материалов мицелия, когда они высыхали, что позволяет предположить, что можно достичь более предсказуемых и стабильных производственных результатов.