Vědci se při vývoji obalů inspirují živočišnou říší
Australsko-japonský tým vědců se inspiroval křídly hmyzu, jako jsou cikády a vážky, která dokážou zabíjet bakterie. Na tomto základě vyvinuli přírodní antibakteriální nanotexturu se 70% účinností pro použití v potravinářských obalech k prodloužení skladovatelnosti a zlepšení kvality, bezpečnosti a integrity potravin v průmyslovém měřítku. Na výzkumu publikovaném v žurnálu ACS Applied Nano Materials se podílejí RMIT při Univerzitě v Melbourne, Tokijská metropolitní univerzita a institut Kaiteki spadající pod Mitsubishi Chemical; financuje ho Nadace pro australsko-japonská studia v rámci projektu společnosti Rio Tinto.
Křídla vážek a cikád jsou pokryta nanopilířky (viz video tohoto týdne) – tupými výčnělky podobné velikosti jako bakterie. Když se na nich bakterie usadí, pilíře ji roztrhají na kusy a zahubí. Vědci tuto funkci objevili před deseti lety a od té doby ji napodobují na řadě materiálů. Zacházení s plastem prý bylo (kvůli jeho flexibilitě) mnohem obtížnější než například se silikonem a kovy. Buňky byly pozorovány v mikroskopické laboratoři RMIT. Nejlepší vzorky byly zaslány japonskému týmu, který vyvinul způsob jejich reprodukce na plastovém polymeru. Zpátky v Austrálii je zkoušeli a hledali ty, které nejlépe fungují, ale také se dají nejsnadněji vyrobit a rozšířit. Elena Ivanova, vedoucí výzkumu, RMIT: „Víme, že křídla cikád a vážek jsou účinnými zabijáky bakterií. Vytvořili jsme nanotexturu, která napodobuje tento efekt a zachovává si účinnost i při vytištění na plast. Je to jako natahování latexové rukavice: Jak se pomalu napíná, nejtenčí bod zeslábne nejvíc a nakonec praskne. Jde o velký krok k přírodnímu nechemickému antibakteriálnímu řešení. Nanotextury v této studii fungují na tuhém plastu, další výzvou je adaptace na měkčí plasty.“
Inženýři z Kalifornské univerzity vynalezli adaptivní kompozitní materiál, který dokáže izolovat nápojové kelímky, krabičky na jídlo s sebou, zásilkové boxy, a dokonce transportní kontejnery. V článku publikovaném v žurnálu Nature Sustainability popisují velkoplošný obalový materiál, který reguluje teplotu pomocí rekonfigurovatelných kovových struktur, jež se pod vlivem napětí mohou opakovaně se oddělovat a spojovat. Za standardizovaných zkušebních podmínek vědci dosáhli 20násobné modulace infračerveného vyzařování a 30násobné regulace tepelných toků. Materiál fungoval dobře i při vysoké úrovni mechanické deformace. „Vyladitelná termoregulace“ může vést k vylepšení energetické hospodárnosti a ochraně před dotykem s horkými povrchy. Alon Gorodetsky, profesor chemického a biomolekulárního inženýrství: „Když je materiál uvolněný, jsou v něm kovové ostrůvky vedle sebe, při jeho natažení se oddálí, což umožní odraz a přenos infračerveného světla nebo rozptyl horka. Mechanismus se podobá stahování a rozšiřování chromatoforů v kůži sépií, které mění viditelné světlo. S podobnými materiály pracujeme roky, ale na relativně malých plochách, teprve teď se konečně otevřela cesta k výrobě celých rolí v továrně.“ Klíčovým průlomem je vývoj levné metody výroby: měď a pryž stojí pár drobných za metr čtvereční a ve velkých objemech dále zlevňují. Výroba zahrnuje nanášení měděné fólie na opakovaně použitelnou podložku, např. hliníkovou fólii, a pak nástřik několika vrstev polymeru na měď. Mohsin Badshah, badatel v chemickém a biomolekulárním inženýrství: „Materiál lze hromadně recyklovat odstraněním mědi pomocí octa a u zbývajícího průtažného polymeru se použijí etablované komerční metody.“ Výzkum financovala americká Agentura ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty DARPA.
