Skupina vědců z finského Technického výzkumného centra VTT odhalila tajemství mimořádných mechanických vlastností a velmi nízké hmotnosti některých hub. Jejich složitý architektonický design by se podle nich dal napodobit a využít k vytvoření nových materiálů, jež by v budoucnosti nahradily plasty.
Výzkum sleduje složité strukturální, chemické a mechanické vlastnosti, které během evoluce získala houba troudnatec kopytovitý. Tyto vlastnosti působí společně a vytvářejí podle vědců zcela novou třídu vysoce výkonných materiálů.
Výsledky finského výzkumu by se daly využít jako inspirace pro vytváření nové generace mechanicky odolných, lehkých a udržitelných materiálů.
Zatímco v současné době podobné hmoty získáváme z fosilních paliv, v budoucnosti by se daly doslova pěstovat. Možnosti jejich využití jsou prakticky neomezené. Patří mezi ně nárazuvzdorné implantáty, sportovní vybavení, tělesné pancíře, exoskelety pro letadla, elektronika nebo povrchové úpravy čelních skel.
Jednotlivé vrstvy spolupracují
Troudnatec neroste na zemi, ale na stromech. Jde totiž o dřevokaznou houbu patřící mezi choroše. Ze stromů dokáže získávat všechny potřebné živiny. A aby na stromě vydržel a odolal všemu, co by si na něj na tak viditelném místě chtělo pochutnat, potřebuje mít unikátní vlastnosti.
Houba to zvládá díky důmyslné, velmi lehké biologické konstrukci, která je sice svým složením jednoduchá, ale nesmírně účinná. Dokáže kombinovat požadavky na ochranu před hmyzem nebo spadlými větvemi, rozmnožování i přežití. Konzumuje se tak špatně, že vlastně nikomu nechutná. A navíc je tato struktura natolik tvárná, že se umí přizpůsobit rozdílným podmínkám v různých ročních obdobích.
Výzkum odhalil, že plodnice troudnatce je složená ze tří vrstev, přičemž každá plní odlišnou funkci, ale současně spolupracují. „Hlavní složkou všech vrstev je síť mycelia. V každé vrstvě ale mycelium vykazuje velmi odlišnou mikrostrukturu s jedinečnou preferenční orientací, poměrem stran, hustotou a délkou větví,“ uvedl Pezhman Mohammadi, který výzkum vedl.
Vlastnosti bez kompromisů
Struktura této houby je výjimečná tím, že ji lze modifikovat a vytvářet tak různé materiály s odlišnými vlastnostmi. Minimální změny v morfologii buněk i mimobuněčném materiálu vedou k různorodým materiálům s odlišnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi. Tyto vlastnosti podle finských vědců překonávají většinu přírodních i umělých materiálů.
Tradiční materiály se totiž obvykle potýkají při výrobě s kompromisy: například aby se zvýšila pevnost materiálu, musí se většinou zvýšit jeho hmotnost. Troudnatec to ale dokáže jen drobnými změnami struktury, aniž by to vyvolávalo výše popsané komplikace.
„Architektonický design a biochemické principy této houby otevírají úplně nové možnosti v materiálovém inženýrství. Jde například o výrobu ultralehkých struktur, nanokompozitů se zlepšenými mechanickými vlastnostmi nebo zkoumání nových výrobních cest pro další generaci programovatelných materiálů s vysoce výkonnými funkcemi,“ doplnil Mohammadi.
Výsledky výzkumu vyšly v časopise Science Advances.
