"Природа уже разработала": ученые получили материал для аккумуляторов из грибов (фото)
Исследователи Empa создали биоматериал из грибкового мицелия и его собственного внеклеточного матрикса, который можно использовать для создания компактных и экологически безопасных аккумуляторов.
Как объясняют в Empa, по мере роста грибы образуют так называемый внеклеточный матрикс: сеть различных волокнистых макромолекул, белков и других биологических веществ, которые выделяют живые клетки.
"Гриб использует этот внеклеточный матрикс, чтобы придать себе структуру и другие функциональные свойства. Почему бы нам не сделать то же самое? Природа уже разработала оптимизированную систему", — отметил исследователь Ашутош Синха.
В качестве основы для своего нового материала ученые использовали мицелий широко распространенного съедобного гриба, растущего на мертвой древесине. Они выбрали штамм, богатый на две макромолекулы: длинноцепочечный полисахарид шизофиллана и мылоподобный белой гидрофобина.
Полученный биоматериал может лечь в основу экологичной электроники. К примеру, он демонстрирует обратимую реакцию на влагу, поэтому может использоваться для производства биоразлагаемых датчиков влажности. Кроме того, команда работает над проектом грибкового аккумулятора.
"Мы хотим создать компактную биоразлагаемую батарею, электроды которой состоят из живой "грибковой бумаги"", — отметил исследователь Empa Ашутош Синха.
Материалы из мицелия: в чем их преимущество
Мицелий — это корневидные нитевидные грибковые структуры, которые активно исследуются как потенциальные источники материалов. Обычно мицелиальные волокна, известные как гифы, очищаются и, при необходимости, химически обрабатываются, что приводит к компромиссу между производительностью и экологичностью.
Биоматериалы на основе мицелия служат универсальными субстратами для экологичной электроники, где важны долговечность, функциональность и безопасность. Среди возможных сфер применения — NFC-метки, аккумуляторы со встроенными датчиками, носимые устройства и корпуса схем.
Эти материалы отличаются высокой электропроводностью, прочностью на изгиб, пониженной шероховатостью поверхности (например, 2,7 ± 0,7 мкм), термо/гидрофобной стойкостью и биоразлагаемостью.
ВажноРазличные методы обработки, такие как химическая обработка после выращивания, лазерная обработка, напыление металла, встраивание электроники и цифровое формование, позволяют адаптироваться к различным потребностям электронных устройств.
Новый грибковый материал: чем он лучше
Вместо того чтобы отделять мицелиальные волокна, ученые Empa использовали мицелий целиком, включая его внеклеточный матрикс. Полученный биоматериал не только полностью биоразлагаем и прочен, но и обладает универсальными функциональными свойствами. Все это с минимальной обработкой и без химикатов.
«Наш мицелий — это живой волокнистый композит, если можно так выразиться», — подчеркнул Синха.
Исследователи могут контролировать свойства материала, изменяя условия, в которых растет грибок. Также можно использовать другие штаммы или виды грибов, которые производят другие функциональные макромолекулы.
Напомним, исследователи из Швейцарской Федеральной лаборатории материаловедения, сертификации и технологий (Empa) разработали грибковый аккумулятор, который можно напечатать на 3D-принтере.
Также сообщалось, что китайские ученые разработали миниатюрную портативную батарею на основе микроорганизмов, которая показала возможность самозарядки до 10 циклов.