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Un nouveau matériau synthétique capable de se renforcer et de se réparer pourrait être bénéfique pour l’industrie de la construction si celui-ci était perfectionné.
Les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont créé un nouveau matériau capable de réagir avec le dioxyde de carbone de l'air en se développant, se renforçant et se réparant en effectuant un processus chimique similaire à celui utilisé par les plantes pour incorporer le dioxyde de carbone de l'air dans les tissus en croissance.
«Il s’agit d’un concept totalement nouveau en science des matériaux», a déclaré Michael Strano, professeur de génie chimique chez Carbon C. Dubbs, dans un communiqué. «Ce que nous appelons les matériaux fixant le carbone n'existent pas encore aujourd'hui. Ces matériaux imitent certains aspects de la vie, même si elle ne se reproduit pas. ”
Les chercheurs ont utilisé une matrice de gel composée d'un polymère à base d'aminopropyl méthacrylamide (APMA) et de glucose, d'une enzyme glucose oxydase et de chloroplastes, des composants exploitant la lumière dans les cellules végétales. Ce matériau devient plus résistant à mesure qu’il incorpore du carbone, mais il n’est pas encore assez solide pour être utilisé comme matériau de construction.
Ce nouveau matériau pourrait être utile à l'avenir dans un certain nombre d'applications pour réduire les coûts d'énergie et de transport, notamment les matériaux de construction ou de réparation et les revêtements protecteurs qui convertissent en continu le dioxyde de carbone en un matériau à base de carbone qui se renforce. Dans leur version actuelle, les chercheurs pensent que le matériau pourrait être utilisé comme matériau de remplissage des fissures ou comme matériau de revêtement.
Les chercheurs pensent que le matériau pourrait être transformé en panneaux de matrice légère pouvant être expédiés sur un chantier de construction où ils durciraient et se solidifieraient à la suite d'une exposition à l'air et au soleil.
En développant un matériau synthétique qui évite l'utilisation de combustibles fossiles pour sa création et qui consomme du dioxyde de carbone de l'air peut être bénéfique à la fois pour l'environnement et le climat.
"Imaginez un matériau synthétique pouvant pousser comme des arbres, prenant le carbone du dioxyde de carbone et l'incorporant dans l'épine dorsale du matériau", a déclaré Strano.
Les chercheurs ont initialement utilisé un matériau à base de chloroplastes obtenus à partir de feuilles d’épinard qui catalysent la réaction du dioxyde de carbone en glucose. Alors que les chloroplastes isolés cessent généralement de fonctionner après seulement quelques heures après leur retrait de la plante, les chercheurs ont pu augmenter de manière significative la durée de vie catalytique des chloroplastes extraits.
Les chercheurs espèrent remplacer le chloroplaste par un catalyseur non biologique. Ils prévoient également d’optimiser les propriétés du matériau afin qu’il puisse être utilisé pour des applications commerciales.
Le US Department of Energy parraine un nouveau programme dirigé par Strano pour développer le matériel.
«Nos travaux montrent que le dioxyde de carbone ne doit pas être uniquement un fardeau et un coût», a déclaré Strano. «C’est aussi une opportunité à cet égard.
«Il y a du carbone partout. Nous construisons le monde avec du carbone. Les humains sont en carbone. Fabriquer un matériau pouvant accéder au carbone abondant qui nous entoure constitue une opportunité importante pour la science des matériaux. De cette façon, notre travail consiste à fabriquer des matériaux qui ne sont pas seulement neutres en carbone, mais négatifs en carbone ».
L'étude a été publiée dans Matériaux avancés.
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