Scalable bacterial production of moldable and recyclable biomineralized cellulose with tunable mechanical properties

材料科学 细菌纤维素 泥浆 制作 纤维素 碳酸钙 原材料 复合数 聚合物 韧性 复合材料 纳米技术 化学工程 化学 有机化学 替代医学 病理 医学 工程类
作者
Kui Yu,Ewa M. Spiesz,Srikkanth Balasubramanian,Dominik T. Schmieden,Anne S. Meyer,Marie‐Eve Aubin‐Tam
出处
期刊:Cell reports physical science [Elsevier BV]
卷期号:2 (6): 100464-100464 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.xcrp.2021.100464
摘要

Sustainable structural materials with excellent impact-resistance properties are urgently needed but challenging to produce, especially in a scalable fashion and with control over 3D shape. Here, we show that bacterial cellulose (BC) and bacterially precipitated calcium carbonate self-assemble into a layered structure reminiscent of tough biomineralized materials in nature (nacre, bone, dentin). The fabrication method consists of biomineralizing BC to form an organic/inorganic mixed slurry, in which calcium carbonate crystal size is controlled with bacterial poly(γ-glutamic acid) and magnesium ions. This slurry self-assembles into a layered material that combines high toughness and high impact and fire resistance. The rapid fabrication is readily scalable, without involving toxic chemicals. Notably, the biomineralized BC can be repeatedly recycled and molded into any desired 3D shape and size using a simple kitchen blender and sieve. This fully biodegradable composite is well suited for use as a component in daily life, including furniture, helmets, and protective garments.
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