Сывороточный белок превратили в термостойкий пенопласт


Шведские
ученые превратили волокна
сывороточного
белка
в
термостойкий
пористый материал. Он выдерживает
нагрев до 180
градусов
Цельсия, и после нагревания даже
становится прочнее из-за образования
изопептидных
связей
между соседними белковыми цепями.
Результаты
исследования опубликованы
в журнале Advanced
Sustainable Systems.

Пористые
термостойкие
материалы
нужны
везде: в
автомобильных катализаторах и топливных
фильтрах, устройствах
по захвату углекислого газа и промышленных
катализаторах.
А
вот изготовить такие материалы не так
просто — большинство органических
полимеров при температуре выше ста
градусов Цельсия постепенно размягчаются
и
теряют пористость, а
затем и вовсе начинают плавиться.
Термостойкие
пенопласты делают на основе глины,
поэтому стоят такие материалы
достаточно дорого.

Шведские
материаловеды под руководством Микаэля
Хеденквиста
(Mikael
S. Hedenqvist)
из
Королевского технологического института
в Стокгольме предложили
делать
термостойкий
пенопласт
из белковых
нанофибриллов (Protein
nanofibrils, PNF)
— волокон, которые получаются при гидролизе
белков.
Нанофибриллы
не впервые используют
при создании материалов — например,
в прошлом году швейцарские ученые
сделали
из них аэрогель для очистки воды.
Материалы
на
основе PNF
имеют
хорошую механическую прочность, но
постепенно
разрушаются
при
контакте с водой.
Чтобы
стабилизировать PNF
волокна
в водной среде, ученые
используют различные реакции «сшивки», то есть соединяют соседние волокна
между собой.

Для
получения термостойкого
материала
Хеденквист
и его коллеги
использовали изолят
сывороточного белка
— 
побочный продукт производства
молочных продуктов. К
изоляту добавляли хлороводородную
кислоту, затем смесь пропускали через
мембраны для диализа и оставляли
на двадцать четыре часа при температуре
80 градусов Цельсия. После этого раствор
упаривали и замораживали на 72 часа, а
затем переносили в вакуумную камеру
для медленного испарения растворителя.
Авторы
экспериментировали с концентрацией
изолята и
формой
нанофибриллов. Из
разбавленного раствора они вырастили
более
длинные прямые волокна,
а
из
более
насыщенного — короткие
волнистые
волокна.
К
некоторым образцам также добавили от
25 до 50 массовых процентов глицерина,
чтобы
сделать материал более пластичным.

Все
сывороточные
пенопласты
показали
отличную термическую стабильность:
они
выдерживали
нагрев до 180 градусов Цельсия в
течение двадцати четырех часов, сохранив
объем
и форму.
Коммерчески
доступные пластики в тех же условиях
были менее стабильны. Образцы
из полиэтилена и полистирола
полностью расплавились, а образец из
полиуретана значительно поменял
текстуру.
Авторы
особо отметили, что при воспламенении
сывороточного пенопласта
не
образует жидкий расплав. В
случае возгорания такие материалы менее опасны для человека и их
легче
потушить.

Сравнение термостабильности

Кроме
того, оказалось,
что
высокие
температуры делают сывороточный
пенопласт прочнее
— например,
после месяца нагревания до 150 градусов
Цельсия модуль
упругости некоторых образцов увеличился
более, чем в пять раз. Стабильность
в воде и других растворителях тоже
значительно повысилась: например,
обожженный сывороточный пенопласт
полностью сохранил
форму после тридцати минут в водном
растворе лаурелсульфата натрия
(необожженный
образец
за
это время полностью растворился).
Авторы
объясняют такое упрочнение материала
возникновением дополнительных
изопептидных
между соседними цепями. Интересно,
что образцы с глицерином до нагревания
имели
низкую прочность,
но после нагревания стали
даже более прочными, чем образцы без
глицерина.

По мнению исследователей, пенопласты
на основе сывороточного белка
могут
стать
дешевой
и экологичной заменой
полиуретану
и другим термостойким материалам.

В
прошлом месяце
британские
химики опубликовали
статью
о
самособирающейся
пленке
на основе соевого белка. Благодаря
регулярному
расположению полипептидных цепей, такой
материал обладает высокой прочностью
даже без дополнительного химического
сшивания.

Наталия
Самойлова

Источник: nplus1.ru

0 0 голоса
Рейтинг статьи

Опубликовано: 28.07.2021 в 22:45

Автор:

Категории: Наука и технологии

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии