Хартиени пликове за пазар, които успяват да издържат хранителните продукти за седмица напред, без да се скъсат точно пред входната ви врата? Хартия по-здрава от стомана? Оказва се, че това е възможно с помощта на новите нано-технологи. Изследователи от Кралския Технологичен Институт в Стокхолм, Швеция и техни колеги от университетите в Сундсвал, Швеция и Кобе, Япония, са разработили нов метод за производство на хартия, който им позволява да създадат продукт 7 пъти по-устойчив на опън от нормалната хартия и два пъти по-здрав от стоманата. Тяхната разработка бе публикувана през изминалата седмица в списание Биомакромолекули.
Хартията, която всички ние познаваме и ползваме ежедневно, е изградена от целулоза – органичен полимер, въглехидрат, получен при навързването, една за друга, на стотици-хиляди молекули D-глюкоза. Целулозата изгражда клетъчните стени на растенията, а също и на някои бактерии. Тя е изключително здрав полимер – при определени условия, отделни нейни нишки, които имат дебелина около 5-10 нм и дължина няколко микрометра, могат да конкурират по устойчивост дори материали като стъкло и желязо.
Целулозата е най-разпространения органичен материал на Земята – тя съставлява средно 33% от всички растения (в нишките памук съдържанието й достига до 90%, а в дървесината – около 50%). Тази нейна достъпност, наред със здравината й и ниската цена я прави особено привлекателна като изходен материал за индустрията. Основното приложение на целулозата, разбира се, е производството на хартия. По време на преработката на растителната материя до хартия обаче, полимерът губи част от своите свойства – дългите целулозни влакна се увреждат и губят своята почти кристална подредба.
За да поправят дефектите в целулозата, изграждаща хартията, Мариеле Хенриксон и колегите й използували малко по-различен начин на обработка на растителните влакна. Първоначално учените скъсили целулозните молекули до около една хилядна от нормалната им дължина, чрез обработка с ензими и прекарване през механични филтри с малки размери на порите. След това те третирали материала с карбоксиметил, в резултат на което отделните влакна били „облицовани“ с високо-полярни карбоксилни групи. Тези карбоксилни групи позволяват на влакната да се свържат едни с други с помощта на т. нар. водородни връзки (вид слабо взаимодействие между заредени частици), в резултат на което дългите целулозни молекули изграждат една мрежеста структура.
Получената нано-хартия (нано- заради малките размери на отделните молекули) се отличава с 28% порьозност и съответно с голяма лекота. В същото време, за нея е характерна изключително голямата якост на опън – 214 МРа, срещу 130 МРа за валцуваната стомана и едва 30 МРа за обикновената хартия.
Може да се очаква, че с тези си свойства, новата супер-хартия бързо ще намери приложение в съвременния живот. Една възможност е направата на подложки, върху които в лабораторни условя могат да се отглеждат тъкани и органи за трансплантация. Друго приложение разбира се би могло да бъде производството на био-разградими торбички за пазар за многократна употреба!