ФАКТЫ ИЗ ОБЛАСТИ ХИМИИ | Перламутр – это внутренний слой раковин двустворчатых моллюсков, при отражении света он создаёт эффект радуги. Наслаиваясь на инородное тело, попавшее внутрь живой ракушки, перламутр со временем образует в ней жемчужину – это защитная реакция двустворчатых моллюсков на действия раздражителя. Моллюски очень удачно развили эту способность. Они образуют перламутр из легкодоступных материалов в условиях водной среды, правда, этот способ долгий и трудоёмкий.
Отдельные виды моллюсков из-за бесконтрольного вылова, который продолжался вплоть до середины прошлого века, до сих пор остаются на грани вымирания. Но вылавливали моллюсков не только из-за жемчуга, а ещё и из-за ценного перламутра. Очевидно, человек способен колоссальным образом менять всё вокруг себя. Не зря, его боятся многие дикие звери. Учёные провели эксперимент в африканской саванне на эту тему. А ещё и аналитики прогнозируют увеличение добычи полезных ископаемых в несколько раз в ближайшем будущем…
Поэтому деятельность человека просто необходимо ограничивать. Вот и добычу натурального природного жемчуга (то есть изъятие моллюсков из естественной среды их обитания в дикой природе) запретили по всему миру начиная с 1952 года, так как из-за такого варварского способа гибло до 95% популяции моллюсков.
Особенности перламутра
Материал долгое время служил одним из основных в ювелирном деле, но, как отмечают специалисты, варианты его использования куда более многочисленные. Оттого новый и более дешёвый способ, предложенный американскими химиками, по созданию перламутра особенно ценен. По словам учёных, впоследствии он может быть использован не только в ювелирном искусстве, но и в медицине, а ещё даже при колонизации космоса.
Перламутр состоит из карбоната кальция и органической матрицы (хитин, белки шёлка и тому подобное), которые размещаются послойно. То есть, перламутр формируется одновременно из органических и минеральных веществ, что придаёт ему особую прочность и плотность.
Учёные из Нью-Йорка (Университет Рочестера) нашли более дешёвый и экологичный способ изготовления перламутра. Полученный материал столь же прочный, как и натуральный, а ещё на удивление гибкий. А нужны для процесса создания экоперламутра лишь определённые бактерии.
Бактериальная жемчужная ферма
Чтобы воспроизвести для искусственного перламутра, созданного по новой методике, свойства природного, он должен иметь многослойную структуру. Главная роль в процессе изготовления искусственного перламутра отводится «бактериальным фермам».
Стеклянный или пластиковый предмет-основу, на котором и нужно нарастить слои перламутра, помещают в суспензию культуры бактерий Sporosarcina pasteurii и мочевины. Карбонат кальция в результате жизнедеятельности бактерий высвобождается в виде осадка на предмете-основе. Затем для образования полимерного слоя, основу погружают в раствор полиглутамата, продуцируемого бактериями Bacillus licheniformis.
Эта процедура поочерёдного погружения предмета-основы то в один, то в другой раствор повторялась учёными 23 раза для образования бактериального композита толщиной 200 мкм (микрометров). В конце концов, учёные заметили, что новообразованный материал удалось создать таким, как планировалось. Он оказался очень похожим на натуральный перламутр, который образуют съедобные мидии (Mytilus edulis). Именно этот организм учёные выбрали в роли контрольного объекта. У искусственного материала отмечалась аналогичная структура, как и у натурального.
Возможности созданного перламутра
Следующим шагом стала проверка бактериального композита на прочность, пластичность и расширяемость. И она тоже была успешно пройдена. Опыты показали: даже при больших нагрузках, которым подвергался материал, на нём видимые трещины или заломы так и не появились. Бактериальный перламутр показал значительно более высокую способность к расширению и пластичность по сравнению с химическим.
Весомое преимущество нового метода производства перламутра – использование только бактерий. А это один из самых экологически чистых и возобновляемых компонентов, к тому же и производство без токсичных отходов. Это должно решить проблему с альтернативными методами, которые используются сегодня, в частности, химическим способом создания перламутра.
Раньше для изготовления искусственного перламутра часто использовали высокие температуры и давление, а главное – токсичные растворители. Нет смысла объяснять, что в промышленных масштабах это наносит значительный вред окружающей среде. И ещё одна причина, которая делает изобретение чрезвычайно перспективным – цена. Так, внедрив эту технологию, можно уменьшить затраты в несколько десятков раз.
Универсальный перламутр
Очевидно, что бактериальный перламутр – прекрасный материал во всех аспектах, но где его использовать? Учёные, которые его разработали, говорят, что и здесь их изобретение может удивить. Сто́ит начать с того, что он проявляет высокую биосовместимость. Это означает, что при встраивании его в тело животного или человека иммунная система не будет его отторгать. Учёные-футурологи, например, считают, что в будущем замена отслуживших свой срок службы органов и частей скелета – это один из способов продления жизни человека.
Поэтому композит может пригодиться в медицине, например, как вариант искусственного костного имплантата или в пищевой промышленности как прочный упаковочный материал для продуктов. Хотя эти рассуждения про отдалённую перспективу использования материала, но всё же…
Композит можно наносить тонким слоем на различные поверхности, тем самым защищая их от химического разрушения и выветривания. А если принять во внимание такое свойство перламутра, как лёгкость, то можно использовать его в строительстве транспортных средств, где каждый дополнительный килограмм означает большие затраты на топливо.
Благодарим читателей за подписку и активность в комментариях - это самая главная похвала работы ФАКТОРИКУМА
Учёные говорят даже о том, что бактериальный композит может стать практически идеальным материалом в силу своего минимального веса для строительства жилья на Луне или других планетах, ведь есть же планы по отправке живых организмов туда. В научной среде обсуждение планов по колонизации сперва Луны, а затем и других объектов, идёт постоянно. К тому же на Луне есть большое количество кальция в лунном грунте (реголите), поэтому один ингредиент уже есть, а дальше понадобится лишь небольшая лаборатория с колбами и бактериями... Ну и не сто́ит забывать о самом ожидаемом использовании перламутра – в ювелирном деле.
Лайки, комментарии,
подписка - приветствуется!
Читайте далее: Биологи: самое опасное животное Африки, которого боятся остальные звери
#перламутр #химия #жемчужина #биология