BIOMATERIAL BARU DIKEMBANGKAN LEBIH KUAT DARI BAJA DAN SUTRA LABA-LABA
Kamis, 08 Desember 2022
Tulis Komentar
Sebuah tim peneliti internasional telah mengembangkan bahan biodegradable baru yang lebih kuat dari baja dan bahkan dari sutera laba-laba dragline. Hasilnya muncul di jurnal ACS Nano.
Bahan baru terbuat dari nanofibers selulosa (CNFs), blok bangunan penting dari kayu dan kehidupan tanaman lainnya.
“Kami berhasil memindahkan sifat mekanik unik CNF ke bahan makroskopik ringan yang dapat digunakan sebagai alternatif ramah lingkungan untuk plastik di pesawat terbang, mobil, furnitur dan produk lainnya,” kata Dr. Daniel Söderberg, seorang ilmuwan di KTH Royal Institut Teknologi di Stockholm, Swedia.
"Bahan baru ini bahkan memiliki potensi untuk biomedis karena selulosa tidak ditolak oleh tubuh Anda."
Söderberg dan koleganya mulai dengan CNFs komersial yang berdiameter 2 hingga 5 nm dan panjang hingga 700 nm.
Nanofiber ditangguhkan dalam air dan dimasukkan ke dalam saluran kecil, hanya 1 mm lebar dan digiling dalam baja. Melalui dua pasang inflows tegak lurus tambahan air deionisasi dan air dengan nilai pH rendah memasuki saluran dari sisi, menekan aliran nanofibers bersama-sama dan mempercepatnya.
Proses ini, yang disebut pemfokusan hidrodinamik, membantu menyelaraskan nanofibers ke arah yang benar serta pengaturan diri mereka menjadi benang makroskopik yang lengkap.
Tidak ada lem atau komponen lain yang diperlukan, nanofibers merakit menjadi benang ketat yang dipegang bersama oleh kekuatan supramolekul antara nanofibers, misalnya gaya elektrostatik dan Van der Waals.
Untuk mengoptimalkan proses, para peneliti menggunakan sumber cahaya X-ray PETRA III di Deutsches Elektronen-Sinkrotron (DESY) di Jerman.
"Sinar-X memungkinkan kita untuk menganalisis struktur rinci dari benang yang terbentuk serta struktur material dan urutan hierarkis di CNF super kuat," jelas Dr Stephan Roth, dari DESY.
"Kami membuat benang hingga 15 μm tebal dan beberapa meter panjangnya."
Pengukuran menunjukkan kekakuan tarik dari 86 GPa (gigapascals) untuk material dan kekuatan tarik 1,57 GPa.
“Bio-based CNFs yang dibuat di sini adalah 8 kali lebih keras dan memiliki kekuatan lebih tinggi dari serat laba-laba dragline alami,” kata Dr. Söderberg.
“Jika Anda mencari biomaterial, tidak ada yang seperti itu. Dan itu juga lebih kuat dari baja dan logam atau paduan lainnya serta serat kaca dan sebagian besar bahan sintetis lainnya. ”
Source :
http://www.sci-news.com/othersciences/nanotechnologies/biomaterial-stronger-steel-spider-silk-06027.html
Perakitan serat CNF berstrukturnano. Gambar atas: skematis saluran pemfokusan aliran ganda yang digunakan untuk perakitan CNF; suspensi CNF disuntikkan dalam aliran inti (warna coklat muda), air deionisasi (warna biru) pada selubung pertama, dan asam pada pH rendah (warna hijau muda) pada aliran selubung kedua; panah menunjukkan arah aliran; interaksi hidrodinamik dan elektrostatik pada posisi yang berbeda sepanjang saluran diilustrasikan secara skematis di sebelah kanan. Gambar bawah: gambar SEM (kiri) dari permukaan serat, di mana jaringan fibrillar padat dengan pengaturan anisotropik terawat baik dapat dilihat; SEM gambar (kanan) dari penampang serat, menunjukkan nanofibrils selaras. Batang skala adalah 3 μm; dalam insets adalah 400 nm. Kredit gambar: Mittal et al, doi: 10.1021 / acsnano.8b01084.
“Kami berhasil memindahkan sifat mekanik unik CNF ke bahan makroskopik ringan yang dapat digunakan sebagai alternatif ramah lingkungan untuk plastik di pesawat terbang, mobil, furnitur dan produk lainnya,” kata Dr. Daniel Söderberg, seorang ilmuwan di KTH Royal Institut Teknologi di Stockholm, Swedia.
"Bahan baru ini bahkan memiliki potensi untuk biomedis karena selulosa tidak ditolak oleh tubuh Anda."
Söderberg dan koleganya mulai dengan CNFs komersial yang berdiameter 2 hingga 5 nm dan panjang hingga 700 nm.
Nanofiber ditangguhkan dalam air dan dimasukkan ke dalam saluran kecil, hanya 1 mm lebar dan digiling dalam baja. Melalui dua pasang inflows tegak lurus tambahan air deionisasi dan air dengan nilai pH rendah memasuki saluran dari sisi, menekan aliran nanofibers bersama-sama dan mempercepatnya.
Proses ini, yang disebut pemfokusan hidrodinamik, membantu menyelaraskan nanofibers ke arah yang benar serta pengaturan diri mereka menjadi benang makroskopik yang lengkap.
Tidak ada lem atau komponen lain yang diperlukan, nanofibers merakit menjadi benang ketat yang dipegang bersama oleh kekuatan supramolekul antara nanofibers, misalnya gaya elektrostatik dan Van der Waals.
Untuk mengoptimalkan proses, para peneliti menggunakan sumber cahaya X-ray PETRA III di Deutsches Elektronen-Sinkrotron (DESY) di Jerman.
"Sinar-X memungkinkan kita untuk menganalisis struktur rinci dari benang yang terbentuk serta struktur material dan urutan hierarkis di CNF super kuat," jelas Dr Stephan Roth, dari DESY.
"Kami membuat benang hingga 15 μm tebal dan beberapa meter panjangnya."
Pengukuran menunjukkan kekakuan tarik dari 86 GPa (gigapascals) untuk material dan kekuatan tarik 1,57 GPa.
“Bio-based CNFs yang dibuat di sini adalah 8 kali lebih keras dan memiliki kekuatan lebih tinggi dari serat laba-laba dragline alami,” kata Dr. Söderberg.
“Jika Anda mencari biomaterial, tidak ada yang seperti itu. Dan itu juga lebih kuat dari baja dan logam atau paduan lainnya serta serat kaca dan sebagian besar bahan sintetis lainnya. ”
Source :
http://www.sci-news.com/othersciences/nanotechnologies/biomaterial-stronger-steel-spider-silk-06027.html
Belum ada Komentar untuk "BIOMATERIAL BARU DIKEMBANGKAN LEBIH KUAT DARI BAJA DAN SUTRA LABA-LABA"
Posting Komentar