नई सेल्फ हीलिंग, कार्बन-नेगेटिव सामग्री जलवायु परिवर्तन से लड़ने में मदद कर सकती है

जीवविज्ञान अक्सर अंतिम डिजाइन प्रेरणा हो सकता है। हाल ही में, MIT के इंजीनियरों ने प्रकृति की प्लेबुक से एक पत्ती लेने में सक्षम थे, जो एक ऐसी सामग्री को डिजाइन करने के लिए है, जो स्वयं-चिकित्सा है तथा कार्बन नकारात्मक। यह जलवायु परिवर्तन के खिलाफ लड़ाई में एक स्वागत योग्य नया उपकरण है, और एक दिन ठोस-उत्सर्जन जैसी भारी सामग्री को कम रखरखाव, पर्यावरण के अनुकूल विकल्प के साथ बदल सकता है।

में प्रकाशित नए अध्ययन में उन्नत सामग्री, रासायनिक इंजीनियरों ने प्रदर्शित किया कि कैसे वायु से जलवायु-वार्मिंग कार्बन डाइऑक्साइड को आकर्षित करने में सक्षम सामग्री को डिजाइन किया जाए और फिर इसका उपयोग खुद को विकसित करने और मरम्मत करने के लिए किया जाए। एमआईटी में प्रोफेसर माइकल स्ट्रानो के नेतृत्व में अध्ययन, भौतिक विज्ञान के क्षेत्र में बाधाओं को तोड़ता है, एक सस्ती, सरल उत्पादन के लिए, स्वयं-मरम्मत करने वाले बहुलक जो न्यूनतम सामग्री की आवश्यकता होती है।

"हमारे सामग्री को वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड और परिवेशी प्रकाश के अलावा कुछ भी नहीं चाहिए, जो सर्वव्यापी हैं," सह-लेखक सियोनीओंग क्वाक बताते हैं श्लोक में एक ईमेल में

आत्म-चिकित्सा गुण अक्सर जानवरों की दुनिया के लिए आरक्षित नाटकीय चमत्कार प्रतीत होते हैं, उदाहरण के लिए जेकोज़ बढ़ते हुए पूंछ और स्टारफिश पीछे पूरे अंगों (या जंगल अभी भी बढ़ रहे हैं, जो अंग वापस बढ़ते हैं) एक संपूर्ण शरीर)। मानव जाति ने पुनर्जनन में दबोच लिया है, नरम रोबोटों को डिजाइन करने का प्रबंधन करता है जो बिखरती स्क्रीन के दुःस्वप्न को समाप्त करने के लिए खुद को और स्वयं-चिकित्सा फोन कोटिंग की मरम्मत कर सकते हैं। लेकिन पिछले तरीकों में अक्सर बाहरी इनपुट की आवश्यकता होती है, जैसे कि यूवी प्रकाश, हीटिंग या एक रासायनिक उपचार। यह नया बहुलक बहुत कम रखरखाव है और इसमें आसानी से सुलभ, प्रचुर ऊर्जा स्रोत है: कार्बन डाइऑक्साइड।

कार्बन-ईटिंग क्लोरोप्लास्ट प्रमुख हैं

स्ट्रानो एक प्रेस विज्ञप्ति में बताते हैं, "एक सिंथेटिक सामग्री की कल्पना करें जो पेड़ों की तरह बढ़ सकती है, कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बन ले रही है और इसे सामग्री की रीढ़ में शामिल करती है।"

क्लोरोप्लास्ट का लाभ उठाकर, पौधों के घटक जो फसल लेते हैं और प्रकाश को ऊर्जा में बदलते हैं, स्ट्रानो की टीम ने इसे संभव बनाया।

हाइड्रोजेल में निलंबित एक बहुलक है जिसे अमीनोप्रोपिल मेथैक्रिलामाइड (एपीएमए) कहा जाता है, पालक से हटाए गए स्थिर क्लोरोप्लास्ट और ग्लूकोज ऑक्सीडेज (जीओएक्स) नामक एक एंजाइम। सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर, क्लोरोप्लास्ट ग्लूकोज का उत्पादन करते हैं। फिर एंजाइम GOx में ग्लूकोज को ग्लूकोनोलैक्टोन (जीएल) में बदल देता है, जो एपीएमए के साथ पूर्ण चक्र में आने के लिए प्रतिक्रिया करता है, जिससे हाइड्रोजेल खुद ही बन जाता है, ग्लूकोज युक्त पॉलीमेथैक्लाइडाइड (जीपीएमएए)। शोधकर्ताओं ने शाब्दिक रूप से सामग्री को तरल रूप से ठोस में विकसित होते देखा जा सकता है।

जबकि वे बहुतायत के कारण बहुलक और आकर्षक हैं, क्लोरोप्लास्ट ने चुनौतीपूर्ण डिजाइन मुद्दों को भी प्रस्तुत किया। जैविक घटकों के रूप में, क्लोरोप्लास्ट अपने प्लांट घरों से अलग होने पर कार्य करने के लिए प्रेरित नहीं होते हैं - एक बार हटाए जाने के बाद, उनकी प्रकाश संश्लेषण क्षमता केवल कुछ घंटों से लेकर एक दिन, अधिकतम तक होती है। अभी के लिए, रासायनिक रूप से क्लोरोप्लास्ट का इलाज करने से स्थिरता और ग्लूकोज उत्पादन में वृद्धि हुई है, लेकिन शोधकर्ताओं को गैर-जैविक विकल्प पर स्विच करने की उम्मीद है।

सस्टेनेबिलिटी के लिए सेल्फ हीलिंग

जीवित रहने के अधिक टिकाऊ तरीकों को विकसित करने की बढ़ती आवश्यकता के साथ, बहुलक हमारे आसपास निर्मित वातावरण को बनाए रखने के बारे में सोच को रीसेट करने में मदद करने का वादा करता है।

"हमारे काम से पता चलता है कि कार्बन डाइऑक्साइड को शुद्ध रूप से एक बोझ और लागत की आवश्यकता नहीं है," स्ट्रानो कहते हैं। “यह इस संबंध में एक अवसर है। हर जगह कार्बन है। हम कार्बन के साथ दुनिया का निर्माण करते हैं। मनुष्य कार्बन से बना है। एक ऐसी सामग्री बनाना जो हमारे चारों ओर प्रचुर मात्रा में कार्बन का उपयोग कर सकती है, सामग्री विज्ञान के लिए एक महत्वपूर्ण अवसर है। इस तरह, हमारा काम ऐसी सामग्री बनाने के बारे में है जो न केवल कार्बन तटस्थ हैं, बल्कि कार्बन नकारात्मक हैं। ”

बड़े पैमाने पर निर्माण के लिए सामग्री पर्याप्त रूप से मजबूत नहीं है, लेकिन शॉर्ट-टर्म एप्लिकेशन जैसे दरारें भरना या स्वयं-चिकित्सा कोटिंग्स को 1-2 वर्षों में महसूस किया जा सकता है।

"सामग्री विज्ञान ने ऐसा कुछ भी कभी नहीं बनाया है," स्ट्रानो ने बताया MIT न्यूज़ । "ये सामग्री कुछ जीवित रहने के कुछ पहलुओं की नकल करती है, भले ही यह पुन: पेश न हो।"