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3D打印技术首次让藻类“变身”柔韧光合材料

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据美国《每日科学》网站4日报道,一个国际研究小组首次使用3D打印机和一种新颖的生物打印技术,将藻类打印成具有韧性和弹性的光合材料,这种材料有望广泛应用于能源、医疗和时尚领域。相关研究发表于《高级功能材料》杂志。

近年来,科学家认识到,最坚固的材料往往是那些模仿自然物质的材料,因此,将生物细胞置于非生物基质中制成的生物材料越来越受欢迎。在本研究中,由荷兰代尔夫特大学研究人员主导的国际团队,用没有生命的细菌纤维素(由细菌制造并排泄出的有机化合物,拥有许多独特的力学性能,比如柔韧性、强度和保持形状的能力)充当打印纸,用活微藻充当墨水,通过3D打印将活藻沉积在细菌纤维素上。

研究人员解释说,生物(微藻)和非生物(细菌纤维素)成分结合,产生了一种独特的材料,这种材料拥有藻类的光合特性以及细菌纤维素的柔韧性,也就是说,其既坚韧又有弹性,同时还环保、可生物降解,生产简单且可扩展。此外,这种材料拥有植物特性,意味着它可以利用光合作用在数周时间里“养活”自己,还可以再生,这些独特的属性使其可用于制造人造树叶、光合皮肤或光合生物服装等。

人造树叶是模仿真实树叶的材料,能利用阳光将水和二氧化碳转化为氧气和能量,可以在不利于植物生长的环境,包括外层空间制造可持续能源。目前的大多数人造树叶用有毒化学方法生产,而新方法制造的人造树叶则由环保材料制成。这种材料还可以制造用于皮肤移植的光合皮肤,产生的氧气将有助于伤口修复。

研究人员表示,除用于可持续能源和医疗领域,这些材料也有望改变时尚行业。首先,由藻类制成的生物服装是可持续生产、可完全生物降解的高质量织物,将解决纺织业目前面临的环保问题;此外,它们还能通过光合作用去除二氧化碳净化空气;最后,它们不需要像传统服装那样经常清洗,能大大减少水的使用。

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