Chế tạo thành công vật liệu nhựa sinh học có khả năng phân hủy

Các nhà khoa học vừa tạo ra một vật liệu mới kết hợp giữa sợi tơ tằm và bột gỗ có những tính năng tương tự như nhựa, nhưng có khả năng phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường.

Bằng cách kết hợp protein tơ tằm từ sợi mạng nhện với sợi cellulose gỗ, các nhà khoa học đã tạo ra một vật liệu có độ bền và khả năng đàn hồi tương đương với nhựa.

Khả năng đàn hồi là tiêu chuẩn để một vật liệu có thể được kéo dài mà không bị rách hoặc vỡ, và cho đến nay, các nhà khoa học đã tìm mọi cách để tạo ra sự kết hợp này cho sản phẩm sinh học thay thế nhựa. Để làm được điều đó, họ đã tìm để kết hợp hai thành phần sinh học với cùng một mục tiêu. Cellulose được biết đến với sức mạnh của nó, trong khi các sợi tơ nhện cung cấp khả năng đàn hồi ấn tượng.

Pezhman Mohammadi, nhà nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật VTT của Phần Lan cho biết: "Chúng tôi đã sử dụng bột cây bạch dương, phá vỡ nó thành sợi nano cellulose và sắp xếp chúng thành một khối cứng. Đồng thời, chúng tôi đã thâm nhập vào mạng lưới cellulose bằng một ma trận kết dính tơ nhện mềm”.

Các nhà khoa học đã kết hợp protein tơ tằm với sợi cellulose gỗ để tạo ra một vật liệu composite mới. (Ảnh: EEVA SUORLAHTI).

Mohammadi đã làm việc với các nhà khoa học tại Đại học Aalto để sản xuất vật liệu composite dựa trên sinh học này. Mặc dù tơ được sản xuất bởi tằm và nhện, nhưng các nhà khoa học tại Đại học Aalto đã lấy nguồn tơ từ vi khuẩn được tăng cường bằng DNA tổng hợp.

Markus Linder, giáo sư tại Đại học Aalto, cho biết: "Vì chúng tôi biết cấu trúc của DNA, chúng tôi có thể sao chép nó và sử dụng nó để sản xuất các phân tử protein tơ tương tự như hóa học được tìm thấy trong các sợi mạng nhện".

Quá trình này mang lại một vật liệu có độ bền và độ cứng cao, cũng như tăng độ dẻo dai. Quan trọng nhất, sức mạnh này không bị tổn hại khi vật liệu được kéo dãn.

Tạp chí Science Advances đã mô tả về vật liệu mới như sau: “Chất lượng của vật liệu tương tự như nhựa, nhưng vì nó có khả năng phân hủy sinh học, vật liệu mới này thân thiện với môi trường hơn”.

Pezhman Mohammadi cho biết: "Công việc của chúng tôi là phát triển các khả năng mới và linh hoạt của kỹ thuật protein. Trong tương lai, chúng tôi có thể sản xuất các vật liệu tổng hợp tương tự dùng trong ngành xây dựng. Hiện tại chúng tôi đang nghiên cứu chế tạo vật liệu composite mới dưới dạng vật thể chống va đập và các sản phẩm khác".