Это открывает путь к получению новых экологически чистых материалов, сохраняющих прочность при очень высоких температурах
Уникальное свойство морской губки не разрушаться при нагревании,
а переходить в графит обнаружилось в результате эксперимента,
проведенного российскими и зарубежными учеными, сообщает РИА
Новости. Это открывает путь к получению новых экологически чистых
материалов, сохраняющих прочность при очень высоких температурах.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science
Advances.
При разработке новых материалов ученые часто черпают идеи у
природы. В бионике — науке о применении функций и структур
организмов в технических устройствах — есть отдельное
направление, изучающее возможности живых существ,
приспосабливаться к экстремальным условиям.
Один из объектов экстремальной бионики — морские губки, которые
за 600 миллионов лет своей истории сумели пережить самые
разнообразные природные катаклизмы. Секрет невероятной стойкости
морских губок — в веществе, из которого состоит их скелет, —
спонгине.
Спонгин устойчив к воздействию кислот, а также выдерживает
нагревание до 360 °C при наличии кислорода и до 1200 °C в
бескислородной среде. Это делает его перспективным сырьем для
создания композитных материалов.
Спонгин состоит из рогового вещества. Из него же состоят волосы,
рога и когти. Его особые свойства связаны не столько с составом,
сколько с необычной внутренней структурой. Волокна рогового
вещества толщиной до 100 мкм объединены в нем в сложные
трехмерные системы с высокой пористостью.
Применение спонгина открывает широкие возможности для создания
возобновляемых, нетоксичных и биоразлагаемых органических
каркасов сантиметрового и даже метрового размера. Современные
технологии позволяют создавать такие структуры только на
наноуровне.
Для повышения прочности органических каркасов перед промышленным
использованием их подвергают карбонизации — высокотемпературному
насыщению углекислым газом. Чтобы понять, как поведут себя
спонгиновые структуры в таких условиях, ученые решили изучить
свойства скелетов морских губок при нагревании.
Работа проводилась международной командой исследователей, в
которую входили ученые из Фрайбергской горной академии
(Германия), университетов США, Польши, Франции, Германии,
Словакии. С российской стороны участвовали ученые из
Санкт-Петербургского государственного университета,
Сыктывкарского государственного университета и Университета ИТМО
(Санкт-Петербург). Исследование поддержано Российским научным
фондом.
Ученые провели эксперимент по нагреванию скелета морской губки до
1200 градусов. Другие биологические материалы при такой
температуре превращаются в бесполезный угольный порошок. Но
скелет губки после нагревания в течение часа полностью сохранил
свою микро- и наноструктуру, хотя и потерял 70% объема. Изучение
с помощью электронного микроскопа показало, что спонгин полностью
превратился в графитовую губку, то есть сохранил свой внешний
вид, но внутри заместился графитом. При этом он остался настолько
прочным, что из него удалось вырезать разнообразные фигуры.
«Сейчас, когда проблема загрязнения окружающей среды стала одной
из главных для всей планеты, появление новых материалов крайне
важно. Использовать спонгин экономически целесообразно, так как
это естественный, возобновляемый и экологически чистый ресурс,
который можно производить по всему миру. Уже сейчас в странах
Средиземноморья, Австралии и США выращивают кератозные губки. При
правильном управлении развитие этих технологий не повредит
популяции морских животных, а материалы из спонгина можно будет
применять в самых разных областях промышленности», — приводит
пресс-служба РНФ слова Александра Ересковского, профессора
кафедры эмбриологии биологического факультета
Санкт-Петербургского государственного университета.
Иллюстрация: © Фото : Александр Ересковский/Скелет морской
губки до термической обработки
Источник: ria.ru
