"冰山"真菌,由它制成的巧妙材料不仅能隔音防火还可以做皮包!

材料月球 2023-07-14
2228 字丨阅读本文需 6 分钟

从奈飞热播的纪录片《神奇真菌》,到探索使用致幻蘑菇中发现的化合物治疗抑郁症,“蘑菇”热潮正在蓬勃兴起。最近,全球多家生物技术公司正在从蘑菇身上挖掘更大潜力。科学家经常用"冰山"一词来谈论真菌,因为您在表面看到的只是下面的一小部分。掘开蘑菇杯下面的泥土,您很可能会发现一个巨大的菌丝网络,这是一个在生态系统中发挥重要作用的营养和通讯系统。

据美国《福布斯》杂志网站介绍,真菌是森林生态系统中“低调”的塑造者。它们与树木等植物共生,树木生长时它们释放养分,树木枯死时它们可将其分解。人类食用的蘑菇就是大型真菌的子实体。但是大部分的生物体,即它的菌丝体,以丝状物和垫子的形式生长在表面之下。

现在,菌丝体,即蘑菇根部结构的一部分,已成为各大公司瞩目的焦点。根据研究公司IMARC集团的数据,到2028年,菌丝体行业的财务估价将达到904亿美元,高于2022年的630亿美元。

安全的新型阻燃材料

澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学(RMIT University)的一个研究小组目前已通过化学方法操纵菌丝体的成分,创造出一种可持续、可扩展且安全的新型阻燃材料,可用作有效的建筑隔热材料(以及更多材料)。

生物技术和真菌学专家、皇家墨尔本理工大学理学院副教授Tien Huynh说:"真菌通常以与残留饲料原料混合的复合形式存在,但我们找到了一种培育纯菌丝体片材的方法,这种片材可以分层和工程化制成不同用途的材料--从用于建筑业的平板到用于时装业的仿皮革材料。"

研究人员在此前发表于《聚合物降解与稳定性》(Polymer Degradation and Stability)和《自然-科学报告》(Nature's Scientific Reports)的关于菌丝体阻燃性能的研究基础上,制造出了一种可在易燃基材上分层的材料。通过对真菌进行生物工程改造,他们还能使整个材料的菌丝结构保持一致,并使其薄如纸张。

当材料暴露在火或高温下时,接触层的菌丝会分解成焦炭。这将对下层起到热保护作用。研究人员称,这种无毒、有效的缓冲材料作为建筑隔热材料具有巨大的防火潜力。

皇家墨尔本理工大学副教授、生物材料可燃性和热性能专家Everson Kandare说:"菌丝体的最大优点是,当暴露在火或辐射热中时,它会形成热保护炭层。菌丝炭存活的时间越长、温度越高,其作为防火材料的效果就越好。"这种材料对环境和人类都是安全的,可持续的,并有可能从可再生的有机废物中生产出来。与许多传统面板不同,它不含塑料,因此在接触火焰时不会产生有毒气体。

Kandare说:"含溴化物、碘化物、磷和氮的阻燃剂虽然有效,但对健康和环境有不利影响,它们会带来健康和环境问题,因为致癌物质和神经毒 素会逸出并持续存在于环境中,对植物和动物造成危害。而生物菌丝可产生天然水和二氧化碳。"

虽然真菌的生长速度缓慢给可扩展性带来了挑战,特别是与塑料生产相比,但这也可能带来机遇。

Huynh说:"蘑菇行业已经与我们接洽,希望使用他们的真菌融入废品。与蘑菇行业合作将不再需要新的农场,同时以可持续的方式生产出满足消防安全需求的产品。"该团队目前正在研究生物工程真菌垫,它可以降低火焰强度,提高建筑物的防火安全等级。

该研究发表在《聚合物降解与稳定性》杂志上。

真菌生产出皮革类材料可生物降解

传统皮革及其替代品通常来自动物和合成聚合物。皮革可以被认为是肉类生产的副产品,而畜牧业和皮革生产过程越来越被认为在道德上有问题,对环境也不友好,例如,为放牧而砍伐森林、排放温室气体、在鞣制过程中使用有害物质等等。用聚氯乙烯(PVC)或聚氨酯(PU)等塑料生产合成革材料也依赖于从化石燃料中提取的化学品。

奥地利维也纳大学化学系和英国伦敦帝国学院客座教授亚历山大·俾斯麦说:"这就是来自真菌的皮革类材料发挥作用的地方,通常来说,这些材料是二氧化碳中性的,在其寿命结束时可以生物降解。"

通过对低成本的农业和林业副产品,比如锯末进行升级改造,可以用真菌生产皮革替代品。这些作为真菌菌丝生长的原料,真菌菌丝构成大量细长的管状结构。在几周内,真菌生物质可以被收获并进行物理和化学处理,如压制、交联,因此,这些片状真菌生物质看起来像皮革,并表现出相当的材料和触觉特性。生物技术公司已经在推销由真菌衍生的材料。

蘑菇皮革成为时尚界新宠

为了减少对环境的影响,时尚界正面临着越来越大的压力。它们要响应消费者的需求,还要遵守不断变化的环境法规。在美国旧金山,生物材料公司MycoWorks正在培养菌丝体,以生产一种名为Reishi的皮革替代品。使用这种材料,菌丝体可被制成从帽子到钱包、手袋和碗等物品。

MycoWorks称,菌丝体培养的Reishi是一种令人难以置信的材料,也是第一种不使用塑料作为核心成分的皮革替代品。它使用3种有机材料制成,即水、木屑和菌丝体,因此生产过程碳排放量很低。通过培养,菌丝体长成了一块大砖,它的顶层看起来像一张动物皮革,当被剥下来后,它可像皮革一样被鞣制或着色。

该皮革尤其受到奢侈品行业的青睐。MycoWorks已经帮助爱马仕生产了一款部分由其菌丝体制成的手袋。MycoWorks还与通用汽车合作,探索在汽车内饰中应用菌丝体。

真菌泡沫隔音隔热“一把手”

真菌泡沫是一种极具商业潜力的新型环保材料,其制备机制简单概括就是将农副产品(例如:稻壳、麦秸秆、甘蔗渣和糖蜜)与蘑菇根部黏结,通过真菌生长最终得到菌丝体泡沫。整个制备过程简单、经济又环保,得到的泡沫材料可生物降解,符合碳中和理念,替代很多目前常用的商业包装材料(例如聚苯乙烯泡沫)无压力。

真菌泡沫作为可持续包装材料正变得越来越流行,宜家承诺将使用它们。

包括Ecovative Design和宜家等在内的企业都在积极推进真菌泡沫材料的研发和推广。在他们看来,这玩意儿势必掀起一场环保新材料革命,替代传统皮革,出现于灯具和家具中,甚至在建筑行业大显身手——用作隔热、地板或嵌板。(研究显示,就隔音和隔热性能而言,真菌泡沫可以叫板现有商业材料。)

刚性和柔性真菌泡沫具有多种建筑应用,包括刨花板和隔热芯、吸声板、柔性泡沫和地板此外,在这些泡沫中添加诸如玻璃粉(压碎的玻璃碎片)之类的工业废料,可以提高其耐火性。

另一方面,单用菌丝体(不混合其他农作物废料)可生产出更柔韧的海绵状泡沫,用于面部海绵、人造皮肤、油墨和染料载体、鞋垫、软质家具和纺织品等。

文章来源: cnBeta,世界科学,技术力量,北京科协

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:材料月球
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...