Al giorno d'oggi non c'è modo di sfuggire alla plastica. Produciamo oltre 300 milioni di tonnellate di plastica ogni anno, di cui oltre il 40% viene trasformato in film per imballaggio. Molti di questi prodotti in film plastico, come sacchetti di plastica e involucri per alimenti, avere una durata di pochi minuti o ore, tuttavia possono persistere nell'ambiente per centinaia di anni.

Poiché la produzione in rapida crescita di prodotti in film plastico usa e getta travolge la capacità del mondo di affrontarli, l'inquinamento da film plastici è diventato uno dei problemi ambientali più urgenti. Con la luce del sole, vento, e l'azione delle onde, solo un singolo sacchetto di plastica può essere rotto in fino a 1,75 milioni di frammenti microscopici. Queste cosiddette microplastiche sono state trovate in ogni angolo del globo dal Monte Everest, la vetta più alta, alla Fossa delle Marianne, la depressione più profonda. Per cui sono stati trovati in più di 100 specie, Compreso, pesce, gamberetto, e uccelli.

In uno studio pubblicato su Questione , un team guidato dal Prof. Yu Shuhong della University of Science and Technology of China (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze ha riportato un ultra-forte, film nanocomposito ultra resistente e trasparente ispirato alla madreperla, che è costruito con ingredienti sostenibili da batteri viventi. Questo film sostenibile viene fabbricato attraverso un semplice processo di fermentazione in un solo passaggio, il cosiddetto processo di biosintesi assistito da aerosol. Questo nuovo processo di fermentazione ha combinato la deposizione di nanomateriali e l'assemblaggio su scala nanometrica con il processo di secrezione batterica per ottenere una maggiore resistenza e trasparenza. Beneficiando della combinazione di nanofogli di argilla e cellulosa batterica, questo film elabora una struttura "mattone e fibra" ispirata alla madreperla che fornisce un'eccezionale resistenza meccanica. Nel frattempo, l'interazione tra nanofogli di argilla e batteri ha portato a fibre di cellulosa batterica più fini che migliorano ulteriormente la resistenza e la trasparenza della pellicola.

Questo film composito ispirato alla madreperla possiede molteplici proprietà macroscopiche intriganti in un unico materiale, comprese proprietà ottiche uniche ed eccellenti proprietà meccaniche. Beneficiando della struttura "brick and fiber" ispirata alla madreperla con fibra BC più fine, la trasmittanza e la foschia del film composito ispirato alla madreperla sono superiori al 73% e all'80%, rispettivamente, all'interno dell'intero spettro visibile. Le prestazioni ottiche uniche che combinano un'elevata trasmittanza ottica e un'elevata foschia ottica sono fondamentali per una gestione efficiente della luce nei dispositivi optoelettronici, che è difficile per i film di plastica a causa della loro struttura omogenea. Tale pellicola composita ispirata alla madreperla con elevata trasparenza e foschia può essere utilizzata come potenziale materiale per il sostituto della plastica nella gestione della luce.

Nel frattempo, il composito ispirato alla madreperla ottenuto possiede un'elevata resistenza (~482 MPa) e rigidità (~15 GPa), che sono più di sei e tre volte superiori a quelli del film PET, rispettivamente. Oltretutto, una buona flessibilità consente al composito ispirato alla madreperla di essere piegato nella forma desiderata e non mostra danni visibili dopo l'apertura. Inoltre, il composito ispirato alla madreperla mostra un coefficiente di espansione termica estremamente basso (~3 ppm K-1) e un'elevata temperatura massima di servizio (fino a 250 oC), il che significa una migliore stabilità termica e stabilità dimensionale del composito ispirato alla madreperla, rendendolo più sicuro e affidabile della plastica nell'uso quotidiano. Rispetto agli eccitanti polimeri a base biologica, il nostro composito ispirato alla madreperla mostra proprietà meccaniche e termiche molto migliori con una buona sostenibilità. Per di più, data la caratteristica intrinseca della fermentazione, nel prossimo futuro è prevista la produzione su larga scala di questo composito sostenibile ispirato alla madreperla per uso commerciale.

Il composito ispirato alla madreperla non solo può sostituire la plastica e salvarci dall'annegamento, ma mostra anche un grande potenziale come materiale di substrato di prossima generazione per l'elettronica flessibile. Generalmente, un substrato ideale per l'elettronica flessibile richiede trasparenza ottica per i display, flessibilità e piegabilità, basso costo e stabilità dimensionale in condizioni di cicli termici. Integra l'ottima meccanica, proprietà termiche e ottiche in un unico materiale, il composito ispirato alla madreperla svolgerà un ruolo molto importante come nuovo materiale di substrato per l'elettronica flessibile.