真菌是新兴超轻质高性能材料的灵感来源

2023-05-18 00:00:00
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核心提示:一个特别有趣的物种用于先进材料应用是火种真菌Fomes fomentarius,它产生轻质多孔子实体,已用作数千年的皮革和柔软毛毡状材料,具有出色的机械耐久性。

  许多轻质生物材料,如木材、骨骼和丝绸,表现出卓越的强度、硬度和断裂韧性,这对它们的生理功能至关重要。它们由硬质和软质构建块组成,其特征尺寸从纳米到中尺度,分层排列成复杂的多相多组分复合材料。这些特性通常与真菌的肉质身体无关,但生物材料的多样性非常丰富,因此,也许可以预期真菌产生的多细胞子实体不仅在外观和可食用性方面存在很大差异,而且在其非凡的材料特性方面也存在很大差异。

  一个特别有趣的物种用于先进材料应用是火种真菌Fomes fomentarius,它产生轻质多孔子实体,已用作数千年的皮革和柔软毛毡状材料,具有出色的机械耐久性。F. fomentarius是整个北半球桦树和山毛榉林中非常常见的居民,在释放碳和其他营养物质方面具有重要的生物学功能,否则这些营养物质将被死树隔离。更具体地说,F. fomentarius的菌丝体通过受损的表面穿透树木并在其中生长,在称为白腐病的过程中分解纤维素,半纤维素和木质素。F. fomentarius的子实体及其材料特性仅在最近才受到科学界的关注,尽管具有从木质纤维素生物质生产可生物降解皮革样材料的巨大潜力。此外,据我们所知,对于在支架真菌子实体中发现的不同结构元素的特定机械作用,没有被广泛接受的解释,尽管它们可以作为生产多功能超轻材料的灵感来源,其性能可能在未来超过天然材料。

  最近研究人员对F. fomentarius进行了详细的研究,发现其子实体具有3个不同的层,而菌丝体是各层的主要成分。在每一层的菌丝体都表现出不同的微观结构,具有独特的优先取向、纵横比、密度和分支长度。研究还表明细胞外基质充当增强粘合剂,在数量,聚合物含量和互连性方面每层都不同。作者判断该研究结果可以给未来生产具有优异性能的多功能材料提供重要的基础数据。

  文献链接

  https://doi.org/10.1126/sciadv.ade5417

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