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Dec 08, 2023

菌糸体の熱安定性に対する増殖速度、微細構造特性および生化学組成の影響

Scientific Reports volume 12、記事番号: 15105 (2022) この記事を引用する 1769 アクセス 4 引用 154 Altmetric Metrics の詳細 菌糸体菌種は難燃性の特性を示します。 の

Scientific Reports volume 12、記事番号: 15105 (2022) この記事を引用

1769 アクセス

4 引用

154 オルトメトリック

メトリクスの詳細

菌糸体菌種は難燃性の特性を示します。 真菌の増殖速度、生化学的組成、微細構造特性に対する増殖培地の影響、およびそれらの熱特性との関係はほとんど理解されていません。 この論文では、糖蜜が非病原性担子菌門真菌種の増殖をサポートし、潜在的な防火特性を持つ生物由来の材料を生産できることを実証します。 走査型電子顕微鏡とフーリエ変換赤外 (FTIR) 分光法を使用して、糖蜜で成長した菌糸体種の微細構造と生化学的特性を調査しました。 糖蜜を供給された菌糸体の熱分解は、リアルタイム発生ガス分析用の FTIR と連動した熱重量分析によって評価されました。 熱暴露後の残留炭の形態的および微細構造的特徴も評価されました。 材料の特性評価により、糖蜜を与えられた菌糸体の微細構造、生化学的特性、および熱的特性の間の関係を確立することができました。 この論文は、糖蜜で生育する 3 つの菌糸種の熱分解を支配するメカニズムの包括的な調査を示しています。 これらの研究結果は、真菌の増殖速度と収量を制御する重要なパラメーター、さらには微細構造と生化学的特性が菌糸体の熱応答にどのように影響するかについての知識を前進させます。

構造的に効率的なポリマー複合材料を乗用車や住宅に使用することは、厳しい消防法（材料の可燃性や可燃性など）によって制限されています1。 ポリマー複合材料は、高温や酸化環境にさらされると発火し、持続的な燃焼を伴い燃焼します2。 ポリマー複合材料が燃焼すると熱が発生し、マトリックスの軟化、マトリックスの分解、層間剥離、繊維の損傷によってエンジニアリング構造の完全性が損なわれる可能性があります3。 さらに、ポリマーが燃焼すると、一酸化炭素や部分的に分解した炭化水素（つまり、炭素すす）などの有毒ガスや煙霧が発生し、これらが火災による死亡事故のほとんどを引き起こします4。 2017 年のグレンフェル タワー火災では、防火基準を満たしていないポリエチレンを組み込んだアルミニウム複合被覆パネルの使用が原因とされ、72 名が死亡しましたが、そのほとんどが煙の吸入によるものです5。 同様に、1985 年のマンチェスター空港事故では、英国エアツアーズの 28 M 便が離陸時のエンジン故障により火災を起こし、機内資材の燃焼から出る濃密で有毒で刺激性の高い煙が 55 名中 48 名の死亡を引き起こしました6。 グレンフェル タワーの火災とマンチェスター空港の災害は、多くの火災悲劇の 2 つの例にすぎず、ポリマーの火災反応特性を理解することの重要性を浮き彫りにしています。

難燃剤 (FR) をポリマー複合材料に組み込むと、炎上燃焼反応が効果的に緩和され、有毒ガスや煙霧の量が減少します 7,8。 FR をポリマー複合材料に統合するには、ナノおよびマイクロサイズの FR 粒子 9 を使用したポリマーマトリックスの改質、熱保護表面コーティングの適用 10、フェノール樹脂などの本質的に難燃性のポリマーの使用 11 など、いくつかの方法があります。 長年にわたり、ハロゲン化化合物は、その高効率な気相難燃メカニズムにより、ほとんどのポリマー系にとって FR として選択されてきました 8,12。 残念ながら、ハロゲン系難燃剤は腐食性ガスやオゾン層破壊ガスを放出するため、一部の地域では使用が制限されたり、撤去されたりすることがあります12、13。 ハロゲン化 FR に代わる競争は、これまで有機および無機の両方のリンおよび窒素含有化合物（ポリリン酸アンモニウム 14、リン酸メラミン 15、ペンタエリスリトール 16、膨張性化合物 17、炭素ベースのナノ材料（CNT、グラフェン）18、金属塩 19、金属など）によって独占されてきました。水酸化物20． ハロゲンフリー FR は効果的ですが、環境に優しくない製造プロセス、有害物質 (炭素ベースのナノマテリアル) の処理と取り扱いに関連する労働安全衛生、および重金属の浸出による環境破壊の可能性により、その普及が課題となっています。 対照的に、菌糸体などの生物由来の FR は、難燃性と持続可能な製造要件の両方を満たす環境に優しい FR となる可能性を示しています。 しかし、菌糸体の難燃効果および対応する難燃メカニズムは、大規模用途に自信を持って情報を提供できるほどまだ完全には理解されていません。 菌糸体を培養する場合、他の病原種による汚染を防ぐために無菌環境を維持することが重要です。 工業規模で無菌生育環境を維持することは困難な場合があります。 さらに、製品の品質保証は、成長パターンの違いによるバッチのばらつきによって課題となります。