إنتاج واختبار سلوك الرطوبة والخصائص الحرارية لقش بذور اللفت والمركبات الحيوية للفطريات الجانوديرما الراتنجية

Francisco Ortega Exposito; Catharina Adriana Rovers

doi:10.3791/68375

مقالة منهجية

إنتاج واختبار سلوك الرطوبة والخصائص الحرارية لقش بذور اللفت والمركبات الحيوية للفطريات الجانوديرما الراتنجية

DOI:

10.3791/68375

⸱

سبتمبر 5, 2025

Francisco Ortega Exposito^*¹ , Catharina Adriana Rovers^*¹

¹Centre of Expertise MNEXT, Avans University of Applied Sciences

^* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم هنا منهجية محسنة لإنتاج المركبات القائمة على الفطريات (MBCs) من البتروكيماويات والمواد الملوثة لتطبيقات العزل الحراري. لكي تصبح محايدة للكربون ومستدامة ، يمكن أن تكون المواد ذات الأساس الحيوي والقابلة للتحويل إلى سماد مثل المركب الحيوي للميسيليوم هي الحل. لتحديد ما إذا كانت تفي بمعايير البناء ، تم إجراء العديد من التجارب.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يهدف هذا البحث إلى تلبية الطلب المتزايد على مواد البناء المستدامة من خلال تطوير المركبات الحيوية للفطريات كعزل حيوي مبتكر. باستخدام المنتجات الثانوية المتبقية الزراعية المحلية المرتبطة بالفطريات ، فإنها توفر بديلا دائريا واعدا للمواد الأحفورية. هذه المخطوطة عبارة عن عرض مكثف للمشروع الأسطوري ، يركز على تحسين تقنيات النمو والخصائص المادية لضمان الجدوى الفنية.

في مرحلة تحسين النمو ، أدت طريقة تلقيح جديدة باستخدام السليلوز المستصلحة ، بدلا من اللقاحات القائمة على نواة الحبوب ، إلى تحسين سرعة النمو واستعمار الركيزة بشكل كبير ، مما يقلل من أوقات الحضانة ويتماشى مع احتياجات الإنتاج الصناعي.

يركز تحسين خاصية المواد على الخصائص الحرارية ومقاومة الحريق وسلوك الرطوبة - السمات الرئيسية لمواد العزل. حققت المركبات الحيوية للفطريات قيم الموصلية الحرارية من 0.034-0.039 واط / م · كلفن ، مقارنة بالعوازل التقليدية. تعتبر خصائص سلوك الرطوبة كافية لاستخدامها كعزل. تم تعزيز الخصائص الكارهة للماء من خلال الطلاء ، مما أدى إلى تحسين المتانة في الظروف الرطبة. تضمن هذه الابتكارات أن المركبات الحيوية للفطريات تفي بمعايير الصناعة لمختلف التطبيقات.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في عام 2022 ، كانت صناعة البناء مسؤولة عن 21٪ من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية وأنتجت 38.4٪ من إجمالي النفايات في الاتحاد الأوروبي ^1,2. يأتي جزء كبير من هذا التأثير من إنتاج مواد العزل التقليدية والتخلص منها مثل رغاوي البوليسترين الموسع (EPS) ورغوة البولي إيزوسيانورات (PIR). هذه المواد تعتمد على البتروكيماويات ، وكثيفة الاستخدام للطاقة في الإنتاج ، وتمثل مخاطر بيئية طويلة الأجل بسبب ضعف التحلل البيولوجي والكربون المتجسد العالي³^،⁴.

لمواجهة هذه التحديات ، تقدم الدراسة الحالية منهجية محسنة لإنتاج المركبات القائمة على الفطريات (MBCs) لتطبيقات العزل الحراري. الهدف الأساسي من هذه الطريقة هو إنشاء نهج قابل للتكرار على نطاق المختبر يمكن تحجيمه إلى السياقات الصناعية ، باستخدام Ganoderma resinaceum (GR) المزروع على قش بذور اللفت (RS). تم تصميم هذه التقنية لتوليد مادة عازلة ذات أساس حيوي بالكامل وسالبة الكربون ذات خصائص حرارية ومقاومة للرطوبة تنافسية.

تقدم MBCs مزايا مقنعة مقارنة بالعزل التقليدي. يتم إنتاجها من النفايات الزراعية ، وتتطلب الحد الأدنى من مدخلات الطاقة ، وتعمل كحوض للكربون خلال عمرها الافتراضي ، وتتحلل بشكل طبيعي في مرحلة نهاية العمر الافتراضي ، مما يجعلها مرشحا قويا لأنظمة البناء الدائرية⁵^،⁶. بالمقارنة مع البدائل الحيوية الأخرى مثل السليلوز أو القنب ، تجمع MBCs بشكل فريد بين الموصلية الحرارية المنخفضة والتماسك الهيكلي والضبط الكارهة للماء ، والتي يمكن تحقيقها من خلال التحكم في النمو وتقنيات ما بعد المعالجة⁷^،⁸.

تسلط المراجعات والدراسات التجريبية الضوء على مدى ملاءمتها للعزل الحراري والصوتي ، وقدرتها على التكيف مع أزواج الركيزة والفطريات المختلفة ، وقدرتها على الإنتاج المعياري أو في الموقع على المقاييس المعمارية⁶^،⁹^،¹⁰. على سبيل المثال ، أظهرت GR-RS MBCs التي تم اختبارها في ظل ظروف خاضعة للرقابة موصلية حرارية تبلغ حوالي 0.045 واط / متر كلفن ، وسعة حرارية محددة تبلغ 1800 جول / كجم · K ، وقوة ضغط تصل إلى 0.5 ميجا باسكال ، مما يشير إلى مستويات الأداء المناسبة لألواح العزل غير الحاملة في الجدران والأسقف⁶^،⁷^،⁸. علاوة على ذلك ، ظهرت مناهج المحاكاة الحيوية ، التي تؤطر MBCs كمواد تصميم سريعة الاستجابة في البحث^{المعماري 11}. ومع ذلك ، فإن ضمان الاتساق الميكانيكي والمتانة عبر المقاييس يظل مجالا بحثيا نشطا¹².

أطلقت MNEXT المشروع الأسطوري - مواد الفطريات (Mytherials) للعزل الحراري في البناء. تتوسع هذه المبادرة في النتائج السابقة التي تفيد بأن الموارد الوراثية والموارد الوراثية تشكلان مزيجا واعدا لتطوير MBC ، مع التركيز على تكرير ظروف النمو ، واختبار المواد وفقا لمعايير ISO ذات الصلة بتطبيق العزل ، وتقييم المعايير الاقتصادية ومعايير قبول المستخدمين للترقية المستقبلية.

هذه التقنية ذات صلة خاصة بالباحثين والمهندسين المعماريين والمصنعين الذين يستكشفون مواد البناء منخفضة التأثير مع دورة حياة دائرية. تركز الطريقة على تطبيقات العزل في الجدران والأسقف والأرضيات ، حيث تكون الكثافة المنخفضة والتنظيم الحراري وسلوك الرطوبة أمرا بالغ الأهمية. تشمل العوامل السياقية الرئيسية التوافر المحلي للركائز والأنواع الفطرية ، وقابلية التوسع في عملية التلقيح والنمو ، والامتثال لمعايير أداء المبنى. تتضمن المنهجية تقييم التوصيل الحراري ، والسعة الحرارية المحددة ، والاستجابة للرطوبة ، ومقاومة الماء ، مما يمكن المستخدمين من تقييم قابليتها للتطبيق بناء على الظروف البيئية والمتطلبات التنظيمية.

تقدم هذه المخطوطة نتائج هذا العمل: طريقة على نطاق المختبر ولكنها قابلة للتطوير لإنتاج GR-RS MBCs ، بما في ذلك معلمات النمو المحسنة وبروتوكولات اختبار المواد. في حين أن GR-RS هو التركيز ، فإن البروتوكول قابل للتكيف مع الأنواع والركائز الفطرية الأخرى ، مما يجعله مناسبا للمناطق الجغرافية المتنوعة وتوافر المواد الأولية. وعلى الرغم من أن هذه الطريقة فعالة على نطاق المختبر أو التجريبي، فقد يكون من الضروري إجراء المزيد من التعديلات للتنفيذ على نطاق واسع لضمان الاتساق والفعالية من حيث التكلفة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم سرد المواد والمعدات والآلات والبرامج المرتبطة بها المستخدمة في هذه المقالة في جدول المواد. ينقسم البروتوكول إلى قسمين رئيسيين ، إنتاج MBC واختبار المواد.

1. إنتاج MBC

تحضير النشر
1. قم بإذابة 20 جم من مسحوق مرق مستخلص الشعير في 1 لتر من الماء منزوع المعادن (أو 2 جم لكل 100 مل من المرق) في قارورة إرلينماير سعة 1 لتر. امزج المحتويات في قارورة Erlenmeyer باستخدام جهاز تقليب ساخن على حرارة 150 درجة مئوية.
2. قم بتغطية القارورة بغطاء قابل للاختراق ، مثل شاش قطني في سدادة من رقائق الألومنيوم ، وقم بتعقيم الخليط عند 121 درجة مئوية لمدة 25 دقيقة. مرق مستخلص الشعير (MEB) جاهز للاستخدام.
  ملاحظة: في كل خطوة باستخدام الأوتوكلاف ، تحقق من مستوى الماء داخل الأوتوكلاف والعادم ، مع التأكد من أن مستوى الماء بين الحد الأدنى والأقصى للمستويات. يجب إزالة المعادن من أي ماء يضاف إلى الأوتوكلاف (أو أي ماء يدخل إلى الأوتوكلاف) لضمان التشغيل الأمثل ، حيث قد تسبب المعادن مشاكل في تشغيل الماكينة. يتم تمييز جميع العناصر القابلة للتعقيم بشريط مؤشر الأوتوكلاف ، والذي يطور خطوطا سوداء بعد التعقيم ، مما يؤكد أن عملية التعقيم كانت ناجحة. اترك المحتويات دائما تبرد إلى درجة حرارة الغرفة (RT) قبل البدء في الخطوة التالية.
3. أضف السليلوز إلى كيس قابل للتعقيم 1: 1.32 لكل جرام من السليلوز من الماء منزوع المعادن.
4. قم بتدليك الأكياس يدويا لمدة 2 دقيقة لضمان التوزيع المتساوي للمياه داخل السليلوز.
5. أكياس الملصقات (وسائط اللقاح - النوع الفطري - التاريخ - الوزن - الأحرف الأولى الباحث) ولصق شريط الأوتوكلاف على الكيس.
6. قم بتعقيم الأكياس عند 121 درجة مئوية لمدة 25 دقيقة ، تحتوي على السليلوز الممزوج بالماء.
7. بمجرد الانتهاء من دورة الأوتوكلاف ، ضع كيس (أكياس) السليلوز في غطاء تدفق الهواء الرقائقي (LAF) حتى يبرد.
  ملاحظة: عند العمل في الجيش اللبناني ، يعد الحفاظ على العقم الصارم أمرا بالغ الأهمية. الإجراءات التي يتم تنفيذها في هذه البيئة حساسة للغاية ، ويمكن أن يؤدي التعامل غير السليم إلى زيادة معدلات التلوث بشكل كبير. يوصى بتنظيف خزانة LAF وجميع العناصر المراد وضعها بداخلها عن طريق مسحها أولا بمحلول طبي (قرص واحد لكل 10 لتر من الماء) ، متبوعا بمسحها بنسبة 70٪ إيثانول ، قبل وبعد العملية.
8. استخدم حلقة تلقيح معقمة أو ملعقة معقمة لتقطيع طبق بتري بقطر 100 مم من GR إلى أربعة أقسام متساوية.
  ملاحظة: يتم شراء لوحة GR كتفرخ الأم. يمكن تكرار التفريخ الأم في المختبر بواسطة فني مختبر بيولوجي. ومع ذلك ، فإن العملية خارج النطاق في هذه المخطوطة.
9. قم بتعقيم كوب خلاط المختبر عن طريق تعقيمه عند 121 درجة مئوية لمدة 25 دقيقة ، قبل وضعه في LAF ، امسح الجزء الخارجي بمحلول طبي و 70٪ إيثانول.
10. انقل قسمين إلى كوب الخلاط المعقم وأضف 50 مل من MEB (محضر في 1.1.2).
11. ضع الكوب على الدوار وقم بتشغيله بسرعة منخفضة لمدة 30 ثانية ، مع التأكد من أن طبق بتري بأكمله قد تم تشذيبه بشكل كاف من خلال فحص الخليط بصريا.
12. يسكب مزيج المرق الملقح في الكيس مع مزيج السليلوز + الماء المعقم ويدلك المحتويات يدويا لمدة دقيقتين.
13. انقل الكيس إلى غرفة المناخ لمدة 5 أيام عند 30 درجة مئوية ورطوبة نسبية 80٪ (RH).
14. رج الكيس ودلكي بلطف لمدة دقيقتين بعد 3 أيام. ضعه مرة أخرى في الحاضنة. يصبح التفريخ جاهزا بعد 5 ± 1 أيام من النمو.
تحضير الركيزة
1. ضع وعاءا أو دلوا فارغا على الميزان وقم بتفريغه. ثم انقل الركيزة إلى الجرافة وسجل وزن الركيزة.
  ملاحظة: يوصى بعدم استخدام أكثر من 160 جم لكل كيس (530 مم × 370 مم) لضمان التعقيم الكافي لمحتويات الكيس. قد يتطلب استخدام كميات أكبر وقتا أطول للتعقيم بسبب تغلغل الحرارة البطيء في الكميات الكبيرة (أو نسبة الحجم إلى السطح الأكبر).
2. قم بوزن الماء المراد إضافته وفقا لنسبة 1.65: 1 RS الركيزة: الماء منزوع المعادن واخلطه جيدا باستخدام اليدين ، أو بكميات أكبر ، خلاط الأسمنت.
3. ضع الخليط في كيس (أكياس) قابلة للتعقيم.
4. أغلق الأكياس (الحقائب) باستخدام مادة مانعة للتسرب أو شريط لاصق.
5. قم بتسمية الحقيبة (الأكياس) (نوع الركيزة - التاريخ - الوزن - الأحرف الأولى) وقم بلصق شريط الأوتوكلاف.
6. ضع الأكياس (الأكياس) في الأوتوكلاف وابدأ دورة 121 درجة مئوية لمدة 25 دقيقة.
تلقيح الركيزة
1. قم بإزالة الأكياس من الأوتوكلاف وضعها في خزانة LAF.
2. امزج السليلوز الملقح بخلاط يدوي للمطبخ بأقل كثافة (يتم تنظيفه بمحلول طبي وإيثانول) لمدة 30 ثانية لضمان أبعاد الجسيمات المتجانسة.
3. وزن التفرخ: 10٪ من الوزن الكلي للركيزة + الماء (الوزن الرطب) بميزان واسكبه داخل الكيس.
  ملاحظة: يمكن أن يختلف التكاثر بنسبة 10٪ حسب ظروف العقم. في ظروف المختبر ، تم تحديد 10٪ كأفضل حل وسط بين كمية التفريخ والتلوث. في الظروف المطورة ، كلما زادت كمية التفريخ ، انخفضت مستويات العقم / النظافة اللازمة للنمو الكافي.
4. أغلق الكيس بشريط لاصق أو هز / دلك برفق لمدة دقيقتين لضمان التوزيع المتساوي.
5. قم بتسمية الأكياس مرة أخرى (نوع الركيزة - النوع الفطري - التاريخ - وزن الركيزة - وزن التفريخ - الأحرف الأولى).
صب
ملاحظة: يمكن تنفيذ هذه الخطوة إما مباشرة بعد تلقيح الركيزة أو في غضون خمسة أيام. في هذا البروتوكول ، يتم تنفيذه على الفور لتسريع العملية الشاملة. في حين أن التوقيت لا يؤثر على النتيجة النهائية ، إلا أنه بعد 5 أيام يصبح من الصعب تشكيل المادة ، لأنها تميل إلى الالتصاق بإحكام ببعضها البعض.
1. نظف القالب لتشكيل MBC بمحلول طبي أولا ثم 70٪ إيثانول قبل وضعه تحت خزانة LAF.
  ملاحظة: القوالب المستخدمة في هذه الدراسة مربعة 200 مم × 200 مم × 50 مم ، وفقا للأبعاد المحددة في معايير ISO للاختبارات المخطط لها.
2. فارغة القالب على المقياس واملأه بالركيزة الملقحة. تأكد من توزيع المادة بالتساوي عبر القالب ، وتركها مسطحة تماما.
3. سجل الوزن لضمان كثافة إنتاج متساوية لبقية القوالب ، إن أمكن.
4. قم بقص رقائق معدنية مثقبة لتغطية السطح العلوي للقوالب ومسحها بمحلول ميديكارين و 70٪ إيثانول.
5. قم بتغطية القالب بورق مثقوب وقم بلصقه لتثبيته.
6. قم بتسمية القالب (نوع الركيزة - النوع الفطري - التاريخ - الوزن - الأحرف الأولى).
7. ضع القوالب المملوءة في غرفة المناخ عند 25 درجة مئوية و 80٪ رطوبة نسبية لمدة 7 ± 1 أيام.
8. بعد 3 أيام من النمو ، أخرج العينات من القالب في LAF ، واقلبها برفق بمقدار 180 درجة (رأسا على عقب) ، وقم بتغطية القوالب بالرقائق المثقبة مرة أخرى.
التعطيل والتجفيف
1. افحص بصريا نمو العينات من خلال مراقبة استعمار الفطريات المنتظم ودرجة البياض.
2. بعد النمو الكافي ، عادة 7 ± 1 أيام ، قم بإزالة القوالب من العينة والنمو النشط وتجفيفها عن طريق وضعها في الفرن على حرارة 65 درجة مئوية لمدة 24 ساعة ووضع ورق الخبز تحته لامتصاص الرطوبة ومنعها من الالتصاق بسطح الفرن.
  ملاحظة: في حالة تجفيف لوح أكبر ، ضع وزنا في الأعلى لمنع الالتواء (مع ورق الخبز بينهما). ضع في اعتبارك أنه بالنسبة للألواح السميكة ، سيتطلب الأمر أكثر من 24 ساعة من التجفيف. للتحقق مما إذا كانت العينة جافة تماما ، راقب وزنها أثناء تجفيف الفرن. يمكن اعتبار العينة جافة عندما يكون تغير الوزن أقل من 0.1٪ خلال فترة 24 ساعة.
3. ضع ملصقات (ملصقات) الكيس بالقرب من العينات في الفرن ، أو ألصق الشريط على العينة.
4. قم بوزن العينة في نهاية عملية التجفيف وقم بتسميتها (نوع الركيزة - النوع الفطري - التاريخ - الوزن - الأحرف الأولى).
مرحلة ما بعد الإنتاج
1. أضف طبقة كارهة للماء عن طريق وضع 10 مل بالتساوي باستخدام رذاذ منخفض الضغط واتركها حتى تجف لمدة 24 ساعة في مكان جيد التهوية.
2. اغمر العينة في 50 مل من الطلاء لتطبيق طبقة ثانية واتركها لتجف لمدة 24 ساعة أخرى في مكان جيد التهوية.
3. قم بوزن العينة باستخدام ميزان وأضف نوع الطلاء والوزن النهائي إلى الملصق.

2. اختبار المواد

ملاحظة: يتم توفير ملفات تكميلية، بما في ذلك لقطات الشاشة خطوة بخطوة، لاستخدام البرنامج في كل من الخصائص الحرارية (الملف التكميلي 1) وقياسات قوة الانضغاط (الملف التكميلي 2). يتم تكييف جميع عينات الاختبار في درجة حرارة ثابتة للغرفة (23 ± 5) درجة مئوية ورطوبة نسبية 50 ± 20٪ لمدة 48 ساعة قبل الاختبار.

قياس الموصلية الحرارية
ملاحظة: في هذا البحث ، تم قياس الموصلية الحرارية والسعة الحرارية المحددة باستخدام مقياس تدفق الحرارة (HFM) بناء على معيار NEN-EN ISO 8301 ، والذي تم تصميمه خصيصا لتحديد الخصائص الحرارية لمواد العزل¹³.
1. ابدأ تشغيل برنامج HFM وانقر بزر الماوس الأيسر على علامة التبويب المعايرة التلقائية .
2. انقر بزر الماوس الأيسر على زر معايرة HFT .
3. أدخل البيانات الأساسية وقم بتكوين نقاط التعيين في الجدول. اضبط درجة حرارة اللوحة العلوية على 17.5 درجة مئوية ودرجة حرارة اللوحة السفلية على 2.5 درجة مئوية ، مما ينتج عنه متوسط درجة حرارة 10 درجات مئوية.
4. انقر بزر الماوس الأيسر على الوصف المرجعي . قم بوزن وقياس معيار المعايرة Netzsch EPS 200 مم وأدخله في البرنامج.
5. ضع قطعة EPS في HFM ، وأغلق الباب ، وانقر بزر الماوس الأيسر لتحديد نقطة ضبط التحميل عند 2.1 كيلو باسكال ، ثم انقر بزر الماوس الأيسر فوق زر البدء .
  ملاحظة: بمجرد الوصول إلى الاستقرار ، ستتوقف المعايرة والاختبار تلقائيا.
6. في برنامج HFM ، انقر بزر الماوس الأيسر على زر Wizards ثم انقر بزر الماوس الأيسر فوق اختبار التوصيل الحراري.
7. أدخل البيانات الأساسية ووصف العينة. قم بتعيين نفس القيم مثل 2.1.3 في جدول النقاط المحددة. استخدم مقياس السماكة المدمج لقياس سمك العينة.
  ملاحظة: عند إدخال البيانات الأساسية، تأكد من تغيير معرف العينة واسم الملف والوجهة لكل عينة
8. ضع عينة MBC في HFM وأغلق الباب ، مع التأكد من إبقاء العينة في المنتصف.
9. حدد المعايرة التي تم إجراؤها مسبقا وانقر بزر الماوس الأيسر لتحديد نقطة ضبط التحميل عند 2.1 كيلو باسكال ، ثم انقر بزر الماوس الأيسر على زر ابدأ .
قياس السعة الحرارية المحددة
1. انقر بزر الماوس الأيسر على زر المعايرة التلقائية .
2. انقر بزر الماوس الأيسر فوق الزر "تصحيح المكدس الفارغ ".
3. أدخل البيانات الأساسية ، واضبط درجة الحرارة المكونة من ثلاث خطوات الموضحة في الجدول 1 ، ولوحة القيادة على سمك 0.25 سم. ثم اضغط على ابدأ.
4. بمجرد الانتهاء من معايرة المكدس الفارغ ، انقر بزر الماوس الأيسر على زر المعالجات ثم انقر بزر الماوس الأيسر فوق اختبار الحرارة المحدد.
5. ضع عينة MBC داخل HFM وأغلق الباب.
6. أدخل البيانات الأساسية ووصف العينة. استخدم مقياس السماكة المدمج لقياس سمك العينة.
7. قم بتعيين نفس القيم مثل 2.2.3 في جدول نقطة التعيين وحدد معايرة المكدس الفارغ التي تم إجراؤها مسبقا. انقر بزر الماوس الأيسر لتحديد نقطة ضبط التحميل عند 2.1 كيلو باسكال ، ثم انقر بزر الماوس الأيسر فوق الزر "ابدأ".
8. يمكنك الوصول إلى البيانات لكل عينة بالنقر بزر الماوس الأيسر على زر التقارير .
امتصاص / امتصاص الرطوبة
ملاحظة: المعيار ، ISO 23327: 2021 ، مناسب لمواد العزل¹⁴.
1. قم بإعداد صندوق ماء مملوء بالماء ، كما هو موضح في الشكل 1. ضع ثلاثة شرائح من الشريط البلاستيكي لتثبيت العينة في موضعها ، مع التأكد من بقائها معلقة وعدم ملامستها للماء. يشبه الإعداد الشكل 1.
2. قم بتكييف الصندوق البلاستيكي في غرفة عند درجة حرارة 23 ± 5 درجة مئوية وانتظر لمدة 24 ساعة قبل بدء التجارب.
3. بعد 24 ساعة ، ضع العينة فوق الشريط اللاصق.
4. على فترات 0 ساعة (قبل التجربة) ، 0.5 ساعة ، 1 ساعة ، 2 ساعة ، 4 ساعات ، 8 ساعات ، 24 ساعة ، و 48 ساعة ، خذ عينة MBC من الصندوق ، ووزنها على مقياس ، وقم بقياس أبعادها وفقا للشكل 2. بمجرد وزنها ، ضعها داخل الصندوق مرة أخرى وأغلق الغطاء.
  ملاحظة: كن في أسرع وقت ممكن في خطوة الوزن والقياس لتجنب فقدان الرطوبة.
5. بعد 48 ساعة ، أخرج العينة من الصندوق وضع العينة في غرفة مناخية عند 25 درجة مئوية و 40٪ رطوبة نسبية.
6. في نفس الفواصل الزمنية مثل 2.3.5 ، قم بوزن العينة لتحديد فقدان الوزن.
7. بعد 48 ساعة تنتهي التجربة ويتم إنتاج منحنيات: الامتصاص / الامتصاص في الوزن (كجم) ، مع الوقت (ح) ، وثبات الأبعاد (٪) مقابل الوقت (h).
8. احسب التغير الكتلي (٪) من خلال:
  
  M0 هي الكتلة الأولية للعينة
  MF هي الكتلة النهائية بعد اختبار الامتصاص
9. احسب متوسط كل بعد: الطول () والقاعدة () والسمك () في كل فترة.
  لكل بعد:
  
  n هو عدد القياسات
  ل_أنا ، ب_ط ، ر_ط = القيم المقاسة الفردية
10. احسب تغير الأبعاد (٪) في كل فاصل زمني باستخدام الصيغة.
  
  هو L أو B أو T.
11. احسب الحجم الأولي (سم³) وفي كل فترة.
12. احسب التغير الحجمي في الأبعاد (V٪) في كل فترة.
قوة الانضغاط (سلوك الرطوبة)
ملاحظة: تم استخدام اختبار قوة ضغط الإجهاد بنسبة 10٪ وفقا لمعيار ISO 29469 لأنه مخصص لمواد العزل¹⁵. تم استخدام إعداد آلة الاختبار العالمية (UTM) مع ألواح ضغط مربعة (250 مم × 250 مم). تتيح هذه الآلة مجموعة واسعة من الاختبارات الميكانيكية ، بما في ذلك اختبار الضغط والشد والقص. يتم قياس قوة الانضغاط عندما تكون جافة ورطوبة وتجفيفها بعد التجفيف لفهم سلوك الرطوبة ل MBCs.
1. قم بقياس أبعاد عينة MBC باستخدام الفرجار الورني ، وفقا للشكل 2.
2. ضع العينة في UTM ، في المنتصف فوق لوحة الضغط السفلية.
3. قم بتشغيل UTM أولا ، ثم ابدأ تشغيل البرنامج. اتبع هذا الترتيب. خلاف ذلك ، لن يتصل الجهاز بشكل صحيح وسيبقى في وضع العرض التوضيحي.
4. في برنامج UTM ، انقر بزر الماوس الأيسر فوق علامة التبويب "أدوات المكتبة " وانقر بزر الماوس الأيسر على علامة التبويب الفرعية "طرق المكتبة ".
5. ابحث عن Iso 29469 في أداة البحث ، ثم انقر بزر الماوس الأيمن على المعيار واضغط على تحرير الطريقة.
  ملاحظة: لا تحتوي جميع مكتبات برامج UTM على هذا المعيار. يتطلب تكوين هذا الاختبار ضبط مقاطع UTM على سرعة 5 مم / دقيقة ، وتحديد حد التجربة على 10٪ سلالة (10٪ من السماكة الأولية للعينة).
6. اضغط على بدء التجربة على برنامج UTM.
7. احسب قوة الانضغاط بنسبة 10٪ في Pascals (Pa) (σ₁₀) باستخدام الصيغة:
  
  F₁₀ هي القوة عند 10٪ إجهاد ، بالنيوتن (N)
  A₀ هي مساحة المقطع العرضي الأولية للعينة ، بالمتر المربع (م²).
8. احسب معامل الانضغاط بالباسكال .
  
  Δσ هو التغيير في قوة الانضغاط ، في Pa.
  Δε هو التغيير في السلالة ، في ٪.
9. قم بتكييف عينات جديدة في صندوق الماء من الشكل 1 لمدة 24 ساعة وكرر الخطوات من 2.4.1 إلى 2.4.8 للعينات الرطبة.
  ملاحظة: قم بتكييف عينات إضافية في صندوق الماء من 2.4.9 لتجفيفها بعد ذلك لاستخدامها في 2.4.10.
10. انقل العينات الرطبة غير المختبرة إلى فرن على حرارة 50 درجة مئوية لمدة 12 ساعة مع تهوية المروحة ، ثم كرر الخطوات من 2.4.1 إلى 2.4.8 للعينات بعد التجفيف.
طارد الماء
1. قم بإعداد محلول عن طريق خلط 9 مل من الماء مع 1 مل من تلوين الماء الأحمر باستخدام أسطوانة قياس 10 مل. تخلط جيدا بملعقة.
2. قسم سطح العينة إلى أربعة أرباع كما هو موضح في الشكل 3 ، باستخدام قطعة رقيقة من الشريط أو قلم رفيع ذو طرف شعر.
3. قم بقياس 100 ميكرولتر من الماء المصبوغ باللون الأحمر باستخدام ماصة دقيقة وضع قطرة واحدة في كل ربع من العينة. تأكد من وضع القطرة على مساحة سطح مستوية في كل ربع.
  ملاحظة: تأكد من تحرير القطرة بحركة واحدة ؛ خلاف ذلك ، يمكن أن يزعج التوتر السطحي ويعطي نتيجة غير صالحة. إذا تشتتت القطرة عند هذا الحجم ، فاستخدم 50 ميكرولتر بدلا من ذلك ولاحظ التغيير.
4. باستخدام كاميرا محمولة بحامل ثلاثي القوائم على مستوى العين مع السطح العلوي للعينة ، التقط صورة لكل قطرة.
5. باستخدام برنامج معالجة الصور مفتوح المصدر ، قم بقياس زاوية التلامس على جانبي كل قطرة. احسب متوسط زاوية التلامس باستخدام الصيغة:
6. بعد قياس الأرباع الأربعة، احسب متوسط زاوية التلامس الإجمالية للعينة باستخدام:

الجدول 1: درجات حرارة الخطوة لسعة حرارية محددة. يسرد هذا الجدول فترات درجات الحرارة المحددة (بالدرجة المئوية) المستخدمة لتقييم السعة الحرارية النوعية لعينات MBC. تمثل كل خطوة نطاقا مستخدما أثناء التسخين المتحكم فيه ويجب استخدامها كمدخل ل HFM. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الجدول.

figure-protocol-14
الشكل 1: إعداد امتصاص الرطوبة وامتصاصها. يوضح هذا الرسم البياني الإعداد التجريبي المستخدم لاختبار سلوك امتصاص الرطوبة والامتصاص ل MBCs. تم وضع العينات في ظروف درجة الحرارة والرطوبة الخاضعة للرقص. لا يلزم وجود شريط مقياس لأن نظرة عامة على الإعداد نوعية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-15
الشكل 2: قياس أبعاد MBCs. يوضح الرسم البياني مكان قياس تغيرات الأبعاد في MBCs قبل وبعد دورة الرطوبة. تم أخذ القياسات عند نقاط متعددة متساوية البعد لكل عينة (ن = 5) للطول والقاعدة والسمك باستخدام الفرجار الورني (الدقة ± 0.1 مم). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-protocol-16
الشكل 3: تقسيم السطح لاختبار صد الماء. يوضح هذا الرسم البياني كيف تم تقسيم كل عينة إلى أرباع متساوية البعد لاختبار قطرات الماء المنهجي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

إنتاج MBC
يجب أن يكون MBC أبيض في الغالب على السطح. يجب أن تشبه العينة بنية العينات ولونها وتجانسها في الشكل 4 والشكل 5.

figure-results-1
الشكل 4: مثال على MBC الكافي - العينة 1. صورة لعينة MB...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تتمثل إحدى الخطوات الرئيسية في تطوير MBCs في إعداد التفريخ ، والذي يجب إجراؤه في ظل ظروف معقمة صارمة من قبل فني مختبر مدرب. هذه العملية حساسة للتلوث وتتطلب مستوى عال من المهارة في تقنيات التعقيم. يعد التدريب المناسب في السلامة البيولوجية والتعامل مع المختبرات أمرا ضروريا ، حيث تؤثر جودة التفريخ بشكل مباشر على كفاءة الاستعمار وتجانس المادة النهائية. يجب إكمال إعداد التكاثر بالكامل في جلسة واحدة للحفاظ على الاتساق عبر الدفعات التجريبية. يعد طبق بتري المستعمر بالكامل مع الفطريات الطازجة أمر...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح وليس لديهم أي إفصاحات ذات صلة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كان Mythic مشروعا بحثيا ممولا من القطاع العام بدعم من SIA Regio-orgaan وتم إجراؤه ككونسورتيوم. تتماشى جميع نتائج المشروع تماما مع مبادئ FAIR (يمكن العثور عليها ، ويمكن الوصول إليها ، وقابلة للتشغيل البيني ، وقابلة لإعادة الاستخدام). خالص الامتنان للشركاء التالية أسماؤهم على مساهماتهم القيمة وخبراتهم وتعاونهم طوال المشروع. بالترتيب الأبجدي:
Agrodome B.V. ، فريد فان دن بورغ.
جامعة أفانز للعلوم التطبيقية - كارادت ، سيمون فان دي بروك
FRAAi Architechten ، ليديا فرايجي
جامعة HZ للعلوم التطبيقية ، لينارت زويتر
إمبرشيلد أوروبا بي في، ويليم كيمرز
موغو إس آر إل ، أناليسا مورو
Nýlausn, Hörður Sveinsson
Recell BV ، Yme Flapper
Troldtekt B.V. ، جانين فان كان
جامعة أوتريخت ، الدكتور ج. ف. (جوردي) بيلكمانز والأستاذ الدكتور إتش إيه بي (هان) فوستين
Verbruggen-paddestoelen B.V., John Verbruggen

كان لالتزامهم وتعاونهم دور فعال في تطوير ونجاح هذا البحث.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
قارورة إيرلنماير 1 لتر	Glazen-en-potten.nl	GT00148
أسطوانة قياس 1 لتر	سيغما-ألدرتش	213905408
أسطوانة قياس 50 مل	سيغما-ألدرتش	Z740856	أسطوانة Aldrich Essentials المتدرجة من الفئة A، تلتقي بمعيار DIN ISO 4788
70٪ إيثانول	بوم لاب	8,00,12,02,72,500
حقيبة أوكلافية	ساك أو2	PPD75/REH6/V37*53
الأوتوكلاف	VWR	TUTT210001
شريط المعقم	سيغما-ألدرتش	BR61750
ختم الكيس	بروفيباك	101481	الطراز HC-300
معيار المعايرة Netzsch EPS 200 مم	نيتزش	HFM446S0A95.001-00
السليلوز	ريسيل	https://recell.eu/markets/#recell-compose ؛	تم تقديمه بواسطة شريك مشروع
غانوديرما ريناسيوم	معهد ويسترديك	CBS 194.76
مقياس تدفق الحرارة (HFM)	نيتزش	https://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1 ؛	خط HFM 446 لامبدا الصغير للبيئة
جهاز التحريك الساخن	لابينكو	32000
برنامج هورايزن	هورايزن سوفتوير	https://www.tiniusolsen.com/product/horizon-software/ ؛	برمجيات لتشغيل UTM
الطلاء الكاره للماء	إمبيرشيلد أوروبا	https://impershield.eu/product/bioseal-mycelium/ ؛	إمبرشيلد بايوسيل ميسيليوم
ImageJ	ImageJ	https://imagej.net/ij/ ؛	برامج معالجة الصور
حلقات التطعيم	VWR	DIFC220217
خلاط عصي المطبخ	بوش	MSM6M810
مختبر الخلاط	لابوب شوب	AXMX1000XTEES	خلاط مختبر وارينغ 2L
غطاء تدفق الهواء الطبقي (LAF)	إم إس إي بليزات	LS1309	MSE PRO 43" خزانة تدفق أفقية عرضية
مستوى	مانوتان	A830619	waterpas - الحزمة الأساسية - ستانلي
مسحوق مرق مستخلص الشعير	بوم لاب	7,00,00,05,90,500
ميديكارين	إيكولاب	3021760
ميكروبايبت	سيغما-ألدرتش	FA10006M	قذف معدني PIPETMAN P1000L ميكروبايبت
رقائق مثقبة	سكابرو	414075
بروتيوس سمارت مود 8.5	نيتزش	https://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1 ؛	برمجيات تشغيل HFM
مِيزَان	فيفور	https://www.vevor.nl/analytische-balans-c_11079/vevor-digitale-laboratoriumweegschaal-laboratorium-analytische-weegschalen-5000g-p_010521620455?lang=en&srsltid=AfmBOopchyZ-medHCTmpdHiqjXOtvV7xCOdhXZ VIKi9LowzUk6ibehSx	الطراز HZ-B50002
الركيزة	غرينبورت ويست-هولاند	-	قش بذور اللفت تم تسليمه بواسطة شريك المشروع.
آلة الاختبار الشاملة (UTM)	تينيوس أولسن	https://www.tiniusolsen.com/product/model-50st/	موديل 50ST
فيرنييه كاليبر	سيغما-ألدرتش	Z136115

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Global Status Report for Buildings and Construction: Beyond foundations - Mainstreaming sustainable solutions to cut emissions from the buildings sector. , United Nations Environment Programme. (2024).
Waste Statistics. , Eurostat. At https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=Waste_statistics#Data_sources (2025).
Zhao, J. R., Zheng, R., Tang, J., Sun, H. J., Wang, J. A mini-review on building insulation materials from perspective of plastic pollution: Current issues and natural fibres as a possible solution. J Hazard Mater. 438, 129449(2022).
Torres-Regalado, P., Santiago-Calvo, M., Gimeno, J., Rodríguez-Pérez, M. A. Thermal conductivity aging and mechanical properties of polyisocyanurate (pir) foams produced with different contents of HFO. J Appl Polym Sci. 140 (40), e54504(2023).
Livne, A., WoSten, H. A., Pearlmutter, D., Gal, E. Fungal mycelium bio-composite acts as a co2-sink building material with low embodied energy. ACS Sustainable Chem Eng. 10 (37), 12099-12106 (2022).
Elsacker, E., Vandelook, S., Brancart, J., Peeters, E., De Laet, L. Mechanical, physical and chemical characterisation of mycelium-based composites with different types of lignocellulosic substrates. PLoS One. 14 (7), e0213954(2019).
Appels, F. V., et al. Fabrication factors influencing mechanical, moisture-and water-related properties of mycelium-based composites. Mater Des. 161, 64-71 (2019).
Girometta, C., et al. Physico-mechanical and thermodynamic properties of mycelium-based biocomposites: A review. Sustainability. 11 (1), 281(2019).
Attias, N., Danai, O., Ezov, N., Tarazi, E., Grobman, Y. J. Developing novel applications of mycelium based bio-composite materials for design and architecture. Proceedings of Building With Biobased Materials: Best Practice and Performance Specification. , Zagreb, Croatia. (2017).
Jones, M., et al. Thermal degradation and fire properties of fungal mycelium and mycelium-biomass composite materials. Sci Rep. 8 (1), 17583(2018).
Elsacker, E., et al. A comprehensive framework for the production of mycelium-based lignocellulosic composites. Sci Tot Environ. 725, 138431(2020).
Hartley, K., Schülzchen, S., Bakker, C. A., Kirchherr, J. A policy framework for the circular economy: Lessons from the EU. J Clean Prod. 412, 137176(2023).
Thermal Insulation - Determination of Steady-State Thermal Resistance and Related Properties - Heat Flow Meter Apparatus. ISO 8301:1991. , ISO. at https://www.iso.org/standard/15421.html (1991).
Hygrothermal Performance of Building Materials and Products - Determination of Moisture Adsorption/Desorption Properties in Response to Periodic Temperature Variation. ISO 23327:2021. , ISO. at https://www.iso.org/standard/75239.html (2021).
Cellular Plastics - Determination of Compression Properties. ISO 844:2021. , ISO. at https://www.iso.org/standard/73560.html (2021).
Standard Test Method for Corona-Treated Polymer Films Using Water Contact Angle Measurements. ASTM D5946-17. , ASTM International. at https://www.astm.org/d5946-17.html (2017).
Houette, T., Maurer, C., Niewiarowski, R., Gruber, P. Growth and mechanical characterization of mycelium-based composites towards future bioremediation and food production in the material manufacturing cycle. Biomimetics. 7 (3), 103(2022).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Mycelium Bio Composites Rapeseed Straw Ganoderma Resinaceum Thermal Properties Moisture Behavior Insulation Materials Substrate Inoculation Compressive Strength Heat Flow Meter Water Repellency

إنتاج واختبار سلوك الرطوبة والخصائص الحرارية لقش بذور اللفت والمركبات الحيوية للفطريات الجانوديرما الراتنجية

في هذه المقالة

ملخص

الملخص

المقدمة

البروتوكول

النتائج

المناقشة

الإفصاحات

شكر وتقدير

المواد

المراجع

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مقالات ذات صلة