Nuförtiden går det inte att komma ifrån plast. Vi producerar över 300 miljoner ton plast varje år, varav över 40 % tillverkas till filmer för förpackning. Många av dessa plastfilmprodukter, som plastpåsar och matomslag, har en livslängd på bara minuter till timmar, ändå kan de finnas kvar i miljön i hundratals år.

Eftersom den snabbt ökande produktionen av engångsprodukter av plastfilm överväldigar världens förmåga att hantera dem, Föroreningar av plastfilm har blivit en av de mest angelägna miljöfrågorna. Med solljus, vind, och vågrörelser, bara en enda plastpåse kan delas i så mycket som 1,75 miljoner mikroskopiska fragment. Dessa så kallade mikroplaster har hittats i alla hörn av världen från Mount Everest, den högsta toppen, till Mariangraven, det djupaste tråget. Varvid de har hittats i mer än 100 arter, Inklusive, fisk, räka, och fåglar.

I en studie publicerad i Materia , ett team som leds av prof. Yu Shuhong från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin rapporterade en extremt stark, ultratuff och transparent pärlemor-inspirerad nanokompositfilm, som är konstruerad av hållbara ingredienser av levande bakterier. Denna hållbara film är tillverkad genom en enkel ettstegsjäsning så kallad aerosolassisterad biosyntesprocess. Denna nya jäsningsprocess kombinerade avsättning av nanomaterial och montering i nanoskala med bakteriell sekretionsprocess för att uppnå ökad styrka och transparens. Dra nytta av kombinationen av nanoskivor av lera och bakteriell cellulosa, denna film bearbetar en pärlemor-inspirerad "tegel och fiber" struktur som ger enastående mekanisk styrka. Under tiden, samspelet mellan nanoskivor av lera och bakterier resulterade i finare bakteriella cellulosafibrer som ytterligare förbättrar filmens styrka och transparens.

Denna pärlemor-inspirerade kompositfilm har flera spännande makroskopiska egenskaper i ett material, inklusive unika optiska egenskaper och utmärkta mekaniska egenskaper. Dra nytta av den pärlemor-inspirerade "tegel och fiber"-strukturen med finare BC-fiber, transmittansen och diset av den pärlemor-inspirerade kompositfilmen är mer än 73 % och 80 %, respektive, inom hela det synliga spektrumet. Den unika optiska prestandan som kombinerar hög optisk transmittans och hög optisk dis är avgörande för effektiv ljushantering i optoelektroniska enheter, vilket är utmanande för plastfilm på grund av deras homogena struktur. Sådan pärlemor-inspirerad kompositfilm med hög transparens och grumlighet kan användas som ett potentiellt material för plastersättning vid ljushantering.

Under tiden, den erhållna pärlemor-inspirerade kompositen har hög hållfasthet (~482 MPa) och styvhet (~15 GPa), som är mer än sex och tre gånger högre än för PET-film, respektive. Förutom, god flexibilitet gör att den pärlemor-inspirerade kompositen kan vikas till önskad form och inte uppvisa några synliga skador efter utvikningen. Dessutom, den pärlemor-inspirerade kompositen uppvisar en extremt låg värmeutvidgningskoefficient (~3 ppm K-1) och en hög maximal drifttemperatur (upp till 250 oC), vilket innebär bättre termisk stabilitet och dimensionsstabilitet för den pärlemor-inspirerade kompositen, vilket gör den säkrare och mer pålitlig än plast vid daglig användning. Jämfört med spännande biobaserade polymerer, vår pärlemor-inspirerade komposit visar mycket bättre mekaniska och termiska egenskaper med god hållbarhet. Vidare, med tanke på jäsningens inneboende egenskaper, storskalig produktion av denna hållbara pärlemor-inspirerade komposit för kommersiellt bruk kan förväntas inom en snar framtid.

Den pärlemor-inspirerade kompositen kan inte bara ersätta plast och rädda oss från att drunkna i dem, men visar också stor potential som nästa generations substratmaterial för flexibel elektronik. I allmänhet, ett idealiskt substrat för flexibel elektronik kräver optisk transparens för bildskärmar, flexibilitet och vikbarhet, låg kostnad och dimensionell stabilitet under termisk cykling. Integrerar den utmärkta mekaniska, termiska och optiska egenskaper i ett material, den pärlemor-inspirerade kompositen kommer att spela en mycket viktig roll som ett nytt substratmaterial för flexibel elektronik.