本周,，美國(guó)科學(xué)家公布了一種制備納米纖維素的新方法，它很有可能是突破性的,。納米纖維素被稱為“神奇材料”,，樹(shù)纖維中就含有這種物質(zhì)，它可以應(yīng)用于制造超薄顯示器,、輕薄防彈衣以及許多種不同的產(chǎn)品,。
科學(xué)家使用的主要原材料是什么呢？藻類,。
“植物生物學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)之一”
周日,，在新奧爾良舉行的美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（American Chemical Society）會(huì)議上，來(lái)自得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校（University of Texas at Austin）的生物學(xué)教授R.馬爾科姆·布朗博士（Dr. R. Malcolm Brown）展示了自己團(tuán)隊(duì)的研究成果,，他宣稱他們的制備工藝是邁向“植物生物學(xué)最重要發(fā)現(xiàn)之一”的一大步,。
布朗研究成果的核心在于一種能夠用于生產(chǎn)醋、康普茶和高纖椰果的菌族,。在培養(yǎng)基中,，這些細(xì)菌能夠分泌出納米纖維素，不過(guò)大規(guī)模提取這種物質(zhì)將需要用到大量的糖,、營(yíng)養(yǎng)素和發(fā)酵罐,。目前，絕大多數(shù)非細(xì)菌性的納米纖維素都是從壓縮和均質(zhì)化木漿中制備的,，這是一種相對(duì)廉價(jià)但卻耗費(fèi)大量資源的工藝,。
相比之下，布朗方法的效率要高出許多,，而且對(duì)環(huán)境無(wú)害,，它只需要用到陽(yáng)光、水和藻類,。通過(guò)基因工程將醋菌置入藍(lán)綠藻中,，布朗的實(shí)驗(yàn)室高效地創(chuàng)造出了一種有可能以產(chǎn)業(yè)規(guī)模制備納米纖維素的有機(jī)工廠。
自我維持的有機(jī)工廠
這些經(jīng)過(guò)基因改造的藻類被稱為藍(lán)藻細(xì)菌,，它們完全是自我維持的,。這些藍(lán)藻細(xì)菌能夠通過(guò)陽(yáng)光和水為自己制造食物,，并能夠從大氣中吸收二氧化碳，從而提供了一種減少有害溫室氣體的自然途徑,。
盡管布朗團(tuán)隊(duì)的制備工藝已經(jīng)很有前景,，但他們目前仍在努力工作，以期讓合成的材料更加完善和穩(wěn)定,。如果能夠擴(kuò)大規(guī)模,，布朗的方法可能對(duì)多個(gè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
纖維素是地球上最豐富的有機(jī)聚合物,，它是樹(shù)干,、膳食纖維和棉花的主要成分。納米纖維素跟纖維素?fù)碛幸恍╊愃频奶匦?，但它更加多才多?mdash;—重量輕，比凱夫拉芳綸更堅(jiān)固,，并且在特定條件下還可以導(dǎo)電,。
基因工程取得的進(jìn)展擴(kuò)大了納米纖維素的應(yīng)用前景。去年,，芬蘭的研究人員制造出了一種具有驚人高浮力的納米纖維素氣凝膠,。據(jù)研究人員稱，由1磅這種材料制成的小船就可以運(yùn)載最高1,，000磅的貨物,。
布朗表示，通過(guò)細(xì)菌制備的納米纖維素還可以用于制造防彈玻璃,、航空材料,，乃至傷口敷料，這是因?yàn)榧{米纖維素可以保持其硬度和強(qiáng)度,，甚至浸泡在液體中也不會(huì)發(fā)生變化,。不過(guò)，納米纖維素最顯而易見(jiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹窃旒埡惋@示器行業(yè),。
薄,、輕、用途廣泛
在周日舉行的新聞發(fā)布會(huì)上,，布朗表示,，他和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始在納米纖維素上添加電致變色染料，以制造電子顯示屏,。“我認(rèn)為這是一項(xiàng)重要的進(jìn)展,。”他說(shuō)道，并指出納米纖維素輕薄柔韌的特性同樣使其成為制造電子墻紙的理想材料,。
布朗的材料不大可能完全取代傳統(tǒng)的紙張,，但其可持續(xù)的特性呈現(xiàn)出明顯的環(huán)境效益,。
“它當(dāng)然不會(huì)取代或排擠林業(yè)和造紙業(yè)，但它可以提供補(bǔ)充,。”布朗在接受The Verge采訪時(shí)表示,，并補(bǔ)充說(shuō)，如果他的技術(shù)被廣泛采用,，將有助于減少森林砍伐,。
布朗實(shí)驗(yàn)室距離將這種制備工藝規(guī)模化仍然還有“5-10年的時(shí)間”,，但他稱,，工藝背后的科學(xué)已經(jīng)健全。這位教授解釋說(shuō),，他們現(xiàn)在需要的是更加廣泛的認(rèn)知度和發(fā)展動(dòng)力,。
去年，美國(guó)林務(wù)局（US Forest Service）在威斯康星州開(kāi)辦了全美首家納米纖維素制備工廠,，以期引領(lǐng)可再生納米纖維素材料的發(fā)展,。在致力于納米纖維素研究40年后，布朗希望他的最新研究成果能夠激勵(lì)類似的投資,。
“我們這個(gè)領(lǐng)域需要更多的資金,，”布朗對(duì)記者說(shuō)，“因此,，我覺(jué)得,，找機(jī)會(huì)告訴世人更多關(guān)于這種新微生物的信息將有助于吸引資金，我希望如此,。”（生物谷Bioon.com）
