Yeni “superbuz” 10 dəfə daha möhkəmdir və möhkəmliyinə görə betona yaxınlaşır

İkinci Dünya müharibəsi zamanı Britaniya Kral Hərbi Dəniz Qüvvələri təyyarədaşıyan gəmi inşa etmək üçün ağac sellülozu ilə möhkəmləndirilmiş buzdan istifadə ideyasını sınaqdan keçirirdi. Pikrit kimi tanınan kompozit material, görünür, dondurulmuş vəziyyətdə saxlanıla bilsəydi, beton qədər möhkəm ola bilərdi.

Bu gəmi, əslində, üzən, xüsusi hazırlanmış möhkəmləndirilmiş aysberq olacaqdı. Təyyarələr buradan havaya qalxa və enə biləcəkdi. Lakin xərclərin artması və daha təkmil alternativlərin ortaya çıxması səbəbindən layihə nəhayət ləğv edildi.

İndi isə İsraildəki Yerusəlim İvrit Universitetinin alimlərinin rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar qrupu 1940-cı illərin bu ideyasını inkişaf etdirərək “biopikrit” adlandırdıqları yeni material yaradıb.

Buzun tərkibinə bitki mənşəli kristallar və xüsusi hazırlanmış zülal əlavə etməklə onlar adi buzdan 10 dəfə daha möhkəm olan və qırılana qədər 70 dəfə daha çox enerji udan material əldə ediblər.

Yeni materialın tədqiqi “Colloids and Surfaces B: Biointerfaces” jurnalında dərc olunub. Materialı hazırlayan komanda gələcəkdə ondan tikinti materialı kimi istifadə edilə biləcəyinə ümid edir.

“Biz sadəcə buzla lifləri qarışdırmaqdan kənara çıxmaq və bunun əvəzinə müxtəlif materialların molekulyar səviyyədə necə birləşdiyini idarə etmək istəyirdik”, – deyə Yerusəlim İvrit Universitetinin biokimyaçısı İdo Braslavski bildirib.

Onun sözlərinə görə, nəticədə təkcə buzun möhkəmliyi deyil, həm də onun parçalanma forması dəyişir. Qəfil çatlamaq əvəzinə, material daha çox enerji udur və tədricən deformasiyaya uğraya bilir.

Bu dəfə yeni materialın təyyarədaşıyan gəmilərin inşasında deyil, ənənəvi tikinti üsullarının tətbiqinin çətin olduğu ucqar və soyuq bölgələrdə, məsələn, Arktika və Antarktidada tikinti layihələrində istifadə edilməsi ehtimal olunur. Bu barədə “Planet Today” məlumat yayıb.

İstehsal zamanı beton və ya polad tələb olunmadığı, əsas komponentlər kimi isə buz və bitki sellülozundan istifadə edildiyi üçün bu material aşağı karbon izi olan və eyni zamanda bioloji parçalanma qabiliyyətinə malik tikinti materialına çevrilə bilər.

“Tikinti sektoru dünya iqtisadiyyatının təməl daşlarından biri olsa da, ətraf mühiti ən çox çirkləndirən sahələrdən biri olaraq qalır. O, karbon qazı emissiyalarının əhəmiyyətli hissəsinə və resursların genişmiqyaslı istehlakına görə məsuliyyət daşıyır”, – deyə tədqiqatçılar yazırlar.

Onların fikrincə, biotexnologiya yeni dayanıqlı biomaterialların hazırlanması vasitəsilə bu təsiri azaltmaq üçün inqilabi imkanlar yaradır.

Lakin BioPykrete materialının tikintidə istifadəsinə başlanılması üçün hələ müəyyən vaxt lazımdır. Tədqiqat kiçikmiqyaslı eksperimental konsepsiya sınağı xarakteri daşıyıb. Materialın uzunmüddətli perspektivdə və dəyişən şəraitdə necə davranacağını anlamaq üçün əlavə araşdırmalar aparılmalıdır.

Tədqiqatçılar ağac sellülozunun daha iri və nizamsız liflərindən istifadə etmək əvəzinə, sellüloz nanokristallarından yararlanıblar.

Sellüloz bitkilərin əsas struktur materialıdır. Nanokristal formasında isə o, buz da daxil olmaqla, digər materiallar üçün mikroskopik möhkəmləndirici rolunu oynaya və çatların sürətlə yayılmasının qarşısını ala bilər.

Bu tədqiqatda CBM3a-AFPIII adlanan zülaldan istifadə olunub. Bu zülal antifriz zülalının (AFP) və karbohidratları birləşdirən modulun (CBM) kombinasiyasıdır. Onun vəzifəsi yapışdırıcı rolunu oynayaraq sellüloz nanokristallarını buzla bir yerdə saxlamaq olub.

Bu, olduqca maraqlı yanaşmadır. Tədqiqatçılar hesab edirlər ki, komponentləri və istehsal üsullarını dəyişməklə özlərinin yaratdıqları “superbuz”un möhkəmliyini daha da artıra bilərlər.

“Bərkimə kinetikasının və dondurma prosedurlarının optimallaşdırılması, eləcə də AFP-CBM zülalının müxtəlif variantlarının hazırlanması daha yüksək möhkəmliyə malik kompozitlərin əldə olunmasına imkan verə bilər”, – deyə tədqiqatçılar yazırlar.

Materialın möhkəmliyinin gələcəkdə sınaqdan keçirilməsi ilə yanaşı, alimlər BioPykrete-də çatların yayılmasını daha ətraflı öyrənməyə də çalışırlar. Bununla onlar möhkəmləndirmənin əsasını təşkil edən mexanizmlərin ehtimal etdikləri kimi işlədiyini təsdiqləmək istəyirlər.

Gələcəkdə bu yanaşma qablaşdırma, tikinti və bir çox digər sahələrdə istifadə olunan materiallar üçün tamamilə yeni imkanlar aça bilər. Xüsusi hazırlanmış zülal vasitəsilə ilk baxışdan bir-biri ilə uyğun gəlməyən iki komponenti – buz və sellülozu birləşdirmək mümkün olacaq.

“Tədqiqatçılar yazırlar ki, rekombinant zülalların layihələndirilməsi ilə konstruktiv mühəndislik arasındakı boşluğu aradan qaldırmaqla dünyanın ən ekstremal mühitlərinin sərt şəraiti üçün xüsusi olaraq nəzərdə tutulmuş, yüksək səmərəli material hazırlamışıq”.