방법 논문

유채 짚 및 영지, 수지 균사체 생물 복합재의 수분 거동 및 열적 특성의 생산 및 테스트

DOI:

10.3791/68375

⸱

2025년 9월 5일

 , 
1Centre of Expertise MNEXT, Avans University of Applied Sciences

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

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

여기에서는 석유화학 제품 및 단열 응용 분야를 위한 오염 물질로부터 균사체 기반 복합재(MBC)를 생산하기 위한 최적화된 방법론을 제시합니다. 탄소 중립적이고 지속 가능해지기 위해서는 균사체 바이오 복합재와 같은 바이오 기반 및 퇴비화 가능한 재료가 해결책이 될 수 있습니다. 건설 기준을 충족하는지 확인하기 위해 몇 가지 실험이 수행되었습니다.

초록

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

이 연구는 혁신적인 바이오 기반 단열재로 균사체 바이오 복합재를 개발하여 지속 가능한 건축 자재에 대한 수요 증가를 해결하는 것을 목표로 했습니다. 균사체에 결합된 지역 농업용 리그노셀룰로오스 잔류 부산물을 활용하여 화석 기반 재료에 대한 유망한 순환 대안을 제공합니다. 이 원고는 기술적 타당성을 보장하기 위해 성장 기술과 재료 특성을 최적화하는 데 중점을 둔 Mythic 프로젝트에 대한 요약된 보기입니다.

성장 최적화 단계에서 곡물 커널 기반 접종제 대신 재생 셀룰로오스를 사용하는 새로운 접종 방법은 성장 속도와 기질 집락화를 크게 개선하여 배양 시간을 단축하고 산업 생산 요구에 부합했습니다.

재료 특성 최적화는 단열재의 핵심 속성인 열적 특성, 내화성 및 습기 거동에 중점을 둡니다. 균사체 바이오 복합재는 기존 절연체와 비슷한 0.034-0.039 W/m·K의 열전도율 값을 달성했습니다. 수분 거동 특성은 단열재로 사용하기에 충분한 것으로 간주됩니다. 코팅을 통해 소수성이 향상되어 습한 조건에서의 내구성이 향상되었습니다. 이러한 혁신을 통해 균사체 바이오 복합재는 다양한 응용 분야에 대한 업계 벤치마크를 충족할 수 있습니다.

서론

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

2022년 건설 산업은 전 세계 온실가스 배출량의 21%를 차지했으며 유럽 연합 전체 폐기물의 38.4%를 발생시켰습니다 1,2. 이러한 영향의 상당 부분은 발포 폴리스티렌(EPS) 및 폴리이소시아누레이트(PIR) 폼과 같은 기존 단열재의 생산 및 폐기에서 비롯됩니다. 이러한 재료는 석유화학 기반이며 생산에 에너지 집약적이며 열악한 생분해성과 높은 내재 탄소로 인해 장기적인 환경 위험을 초래합니다 3,4.

이러한 문제를 해결하기 위해 현재 연구에서는 단열 응용 분야를 위한 균사체 기반 복합재(MBC)를 생산하기 위한 최적화된 방법론을 제시합니다. 이 방법의 주요 목표는 유채 짚(RS)에서 재배된 Ganoderma resinaceum (GR)을 사용하여 산업적 맥락에 맞게 확장할 수 있는 재현 가능한 실험실 규모 접근 방식을 확립하는 것입니다. 이 기술은 경쟁력 있는 열 및 수분 조절 특성을 갖춘 완전한 바이오 기반의 탄소 네거티브 단열재를 생성하도록 설계되었습니다.

MBC는 기존 절연체에 비해 강력한 이점을 제공합니다. 농업 폐기물에서 생산되고, 최소한의 에너지 투입이 필요하며, 수명 동안 탄소 흡수원 역할을 하며, 수명이 다한 단계에서 자연적으로 분해되므로 순환 건축 시스템의 강력한 후보입니다 5,6. 셀룰로오스 또는 대마와 같은 다른 바이오 기반 대안과 비교할 때 MBC는 낮은 열전도율과 구조적 응집력 및 소수성 조정을 독특하게 결합하며, 이는 성장 제어 및 후처리 기술을 통해 달성할 수 있습니다 7,8.

더 넓은 문헌은 MBC의 관련성을 점점 더 뒷받침하고 있습니다. 리뷰 및 실증적 연구는 단열 및 방음에 대한 적합성, 다양한 기질-곰팡이 쌍에 대한 적응성, 건축 규모에서 모듈식 또는 현장 생산 가능성을 강조합니다 6,9,10. 예를 들어, 통제된 조건에서 테스트된 GR-RS MBC는 약 0.045W/m·K의 열전도율, 1800J/kg· K, 최대 0.5MPa의 압축 강도는 벽과 지붕의 비하중 단열 패널에 적합한 성능 수준을 나타냅니다 6,7,8. 또한 생체모방 접근 방식이 등장하여 MBC를 건축 연구에서 반응형 디자인 재료로 구성했습니다11. 그러나 규모 전반에 걸쳐 기계적 일관성과 내구성을 보장하는 것은 여전히 활발한 연구 분야로 남아 있습니다12.

MNEXT는 Mythic 프로젝트를 시작했습니다 -- 건축 단열을 위한 균사체 재료(Mytherials). 이 이니셔티브는 GR과 RS가 MBC 개발을 위한 유망한 조합을 형성한다는 이전 연구 결과를 확장하여 성장 조건 개선, 단열재 응용 분야와 관련된 ISO 표준에 따른 재료 테스트, 향후 업스케일링을 위한 경제적 및 사용자 수용 매개변수 평가에 중점을 둡니다.

이 기술은 순환 수명 주기를 가진 영향이 적은 건축 자재를 탐구하는 연구원, 건축가 및 제조업체와 특히 관련이 있습니다. 이 방법은 저밀도, 열 조절 및 습기 거동이 중요한 벽, 지붕 및 바닥의 단열 응용 분야에 중점을 둡니다. 주요 상황적 요인에는 기질 및 곰팡이 종의 지역적 가용성, 접종 및 성장 과정의 확장성, 건물 성능 표준 준수가 포함됩니다. 이 방법론에는 열전도율, 비열용량, 수분 반응 및 발수성 평가가 포함되어 있어 사용자는 환경 조건 및 규제 요구 사항에 따라 적용 가능성을 평가할 수 있습니다.

이 원고는 최적화된 성장 매개변수 및 재료 테스트 프로토콜을 포함하여 GR-RS MBC를 생산하기 위한 실험실 규모이지만 확장 가능한 방법이라는 작업의 결과를 제시합니다. GR-RS가 초점이지만 이 프로토콜은 다른 곰팡이 종 및 기질에 적용할 수 있으므로 다양한 지역 및 공급 원료 가용성과 관련이 있습니다. 이 방법은 실험실 또는 파일럿 규모에서 효과적이지만 일관성과 비용 효율성을 보장하기 위해 대규모 구현을 위해서는 추가 조정이 필요할 수 있습니다.

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프로토콜

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

이 문서에 사용된 재료, 장비, 기계 및 관련 소프트웨어는 재료 표에 나열되어 있습니다. 프로토콜은 MBC 생산과 재료 테스트의 두 가지 주요 섹션으로 나뉩니다.

1. MBC 제작

  1. 스폰 준비
    1. 맥아 추출물 국물 분말 20g을 1L 삼각 플라스크에 담아 탈염수 1L(또는 국물 100mL당 2g)에 녹입니다. 150°C에서 가열된 교반 장치를 사용하여 삼각 플라스크의 내용물을 혼합합니다.
    2. 알루미늄 호일 마개에 면봉 거즈와 같은 투과성 캡으로 플라스크를 덮고 혼합물을 121°C에서 25분 동안 오토클레이브합니다. 맥아 추출물 국물(MEB)을 사용할 준비가 되었습니다.
      알림: 오토클레이브를 사용하는 모든 단계에서 오토클레이브와 배기 내부의 수위를 점검하여 수위가 최소값과 최대 수위 사이에 있는지 확인합니다. 오토클레이브에 첨가된 물(또는 오토클레이브로 들어가는 물)은 기계 작동에 문제를 일으킬 수 있으므로 최적의 작동을 보장하기 위해 탈염해야 합니다. 모든 오토클레이브 가능한 품목에는 멸균 후 검은색 줄무늬가 생기는 오토클레이브 표시 테이프가 표시되어 오토클레이브 공정이 성공했음을 확인합니다. 다음 단계를 시작하기 전에 항상 내용물을 실온(RT)으로 식히십시오.
    3. 탈염수의 셀룰로오스 그램당 1:1.32로 고압멸균 백에 셀룰로오스를 첨가합니다.
    4. 셀룰로오스 내에 물이 고르게 분포되도록 2분 동안 백을 수동으로 마사지합니다.
    5. 백(접종 배지 - 곰팡이 유형 - 날짜 - 무게 - 이니셜 연구원)에 라벨을 붙이고 백에 오토클레이브 테이프를 붙입니다.
    6. 백을 121°C에서 25분 동안 오토클레이브하고 셀룰로오스를 물과 혼합합니다.
    7. 오토클레이브 사이클이 끝나면 식을 때까지 층류 공기 흐름 후드(LAF)에 셀룰로오스 백을 넣습니다.
      알림: LAF에서 작업할 때는 엄격한 멸균 상태를 유지하는 것이 중요합니다. 이러한 환경에서 수행되는 절차는 매우 민감하며 부적절한 취급은 오염률을 크게 증가시킬 수 있습니다. LAF 캐비닛과 그 안에 넣을 모든 품목은 먼저 메디카린 용액(물 1L당 10정)으로 닦은 다음 시술 전후에 70% 에탄올로 닦아 청소하는 것이 좋습니다.
    8. 멸균 접종 루프 또는 멸균 주걱을 사용하여 완전히 식민지화된 직경 100mm GR 페트리 접시를 4개의 동일한 섹션으로 자릅니다.
      참고: GR 플레이트는 어미 스폰으로 구입합니다. 어미 산란은 생물학 실험실 기술자가 실험실에서 복제할 수 있습니다. 그러나 이 과정은 이 원고의 범위를 벗어납니다.
    9. 실험실 블렌더 컵을 121°C에서 25분 동안 고압멸균하여 멸균한 후 LAF에 넣기 전에 메디카린 용액과 70% 에탄올로 외부를 닦습니다.
    10. 두 개의 절편을 멸균 실험실 블렌더 컵에 옮기고 50mL의 MEB(1.1.2에서 준비)를 추가합니다.
    11. 컵을 회전 장치에 놓고 30초 동안 저속으로 작동하여 혼합물을 육안으로 검사하여 전체 페트리 접시가 적절하게 다듬어졌는지 확인합니다.
    12. 접종된 국물 혼합물을 고압멸균된 셀룰로오스 + 물 혼합물이 담긴 백에 붓고 내용물을 2분 동안 수동으로 마사지합니다.
    13. 30°C 및 80% 상대 습도(RH)에서 5일 동안 백을 기후 챔버로 옮깁니다.
    14. 3일 후 2분 동안 백을 부드럽게 흔들고 마사지합니다. 인큐베이터에 다시 넣으십시오. 산란은 성장 5일± 1일 후에 준비됩니다.
  2. 기판 준비
    1. 빈 그릇이나 양동이를 저울 위에 놓고 용기를 채질합니다. 그런 다음 기판을 버킷으로 옮기고 기판의 무게를 기록합니다.
      알림: 가방 내용물을 적절하게 살균하기 위해 가방당 160g(530mm x 370mm) 이상을 사용하지 않는 것이 좋습니다. 더 많은 양을 사용하면 대량(또는 더 큰 부피 대 표면 비율)에서 느린 열 침투로 인해 더 긴 멸균 시간이 필요할 수 있습니다.
    2. 1.65:1 RS 기질: 탈염수 비율에 따라 첨가할 물의 무게를 측정하고 손을 사용하거나 더 많은 양의 경우 시멘트 믹서를 사용하여 완전히 혼합합니다.
    3. 혼합물을 오토클레이브 백에 넣습니다.
    4. 백 실러 또는 테이프로 백을 닫습니다.
    5. 백에 라벨을 붙이고(기판 유형 - 날짜 - 무게 - 이니셜) 오토클레이브 테이프를 붙입니다.
    6. 백을 오토클레이브에 넣고 25분 동안 121°C의 사이클을 시작합니다.
  3. 기질 접종
    1. 오토클레이브에서 백을 꺼내 LAF 캐비닛에 넣습니다.
    2. 접종된 셀룰로오스를 주방용 스틱 블렌더와 가장 낮은 강도(메디카린 용액과 에탄올로 세척)로 30초 동안 혼합하여 균일한 입자 치수를 보장합니다.
    3. 산란 무게 측정: 기질 총 중량의 10% + 물(습윤 중량)을 저울로 넣고 가방 안에 붓습니다.
      참고: 10% 스폰은 불임 상태에 따라 달라질 수 있습니다. 실험실 조건에서 10%가 산란량과 오염 사이의 최선의 절충안으로 결정되었습니다. 확대된 조건에서는 산란량이 많을수록 적절한 성장에 필요한 불임/청결 수준이 낮아집니다.
    4. 밀봉제나 테이프로 백을 밀봉하고 2분 동안 부드럽게 흔들거나 마사지하여 균일하게 분포되도록 합니다.
    5. 가방에 다시 라벨을 붙입니다(기질 유형 - 곰팡이 유형 - 날짜 - 기질 무게 - 산란 무게 - 이니셜).
  4. 몰딩
    참고: 이 단계는 기질 접종 직후 또는 5일 이내에 수행할 수 있습니다. 이 프로토콜에서는 전체 프로세스를 가속화하기 위해 즉시 수행됩니다. 타이밍은 최종 결과에 영향을 미치지 않지만 5일이 지나면 재료가 서로 단단히 결합되는 경향이 있기 때문에 성형이 어려워집니다.
    1. LAF 캐비닛 아래에 놓기 전에 먼저 메디카린 용액으로 MBC를 성형한 다음 70% 에탄올로 금형을 청소합니다.
      알림: 이 연구에 사용된 금형은 계획된 테스트에 대한 ISO 표준에 지정된 치수에 따라 정사각형 200mm x 200mm x 50mm입니다.
    2. 저울에 곰팡이를 용기하고 접종된 기질로 채웁니다. 재료를 금형 전체에 고르게 펴서 완전히 평평하게 유지하십시오.
    3. 해당되는 경우 나머지 금형에 대해 동일한 생산 밀도를 보장하기 위해 무게를 기록하십시오.
    4. 천공된 호일을 잘라 금형의 윗면을 덮고 메디카린 용액과 70% 에탄올로 닦습니다.
    5. 천공된 호일로 금형을 덮고 테이프로 고정합니다.
    6. 금형에 라벨을 붙입니다(기판 유형 - 곰팡이 유형 - 날짜 - 무게 - 이니셜).
    7. 채워진 금형을 25°C 및 80% RH의 기후 챔버에 7일 ± 1일 동안 놓습니다.
    8. 3일 동안 성장한 후 LAF의 금형에서 샘플을 꺼내 부드럽게 180°(거꾸로)로 뒤집은 다음 천공된 호일로 금형을 다시 덮습니다.
  5. 비활성화 및 건조
    1. 균일한 균사체 집락화와 백색도 정도를 관찰하여 샘플의 성장을 육안으로 검사합니다.
    2. 충분한 성장 후(일반적으로 7± 1일) 샘플을 탈형하고 활성 성장을 억제하고 65°C의 오븐에 24시간 동안 넣어 건조시킨 다음 그 아래에 베이킹 페이퍼를 놓아 수분을 흡수하고 오븐 표면에 달라붙지 않도록 합니다.
      알림: 더 큰 패널을 건조하는 경우 뒤틀림을 방지하기 위해 위에 추를 올려 놓으십시오(사이에 베이킹 페이퍼가 있음). 두꺼운 패널의 경우 24시간 이상의 건조가 필요하다는 점을 고려하십시오. 샘플이 완전히 건조되었는지 확인하려면 오븐 건조 중에 무게를 모니터링하십시오. 샘플은 24시간 동안 중량 변화가 0.1% 미만일 때 건조한 것으로 간주될 수 있습니다.
    3. 백 라벨을 오븐의 샘플 근처에 놓거나 샘플에 테이프를 붙입니다.
    4. 건조 공정이 끝나면 샘플의 무게를 측정하고 라벨을 붙입니다(기질 유형 - 곰팡이 유형 - 날짜 - 무게 - 이니셜).
  6. 포스트 프로덕션
    1. 저압 스프레이를 사용하여 10mL를 고르게 도포하여 소수성 코팅을 추가하고 통풍이 잘되는 공간에서 24시간 동안 건조시킵니다.
    2. 샘플을 코팅 50mL에 담가 두 번째 층을 도포하고 통풍이 잘되는 공간에서 24시간 더 건조시킵니다.
    3. 저울을 사용하여 샘플의 무게를 측정하고 코팅 유형과 최종 중량을 라벨에 추가합니다.

2. 재료 테스트

참고: 단계별 스크린샷을 포함한 보충 파일은 열 특성(보충 파일 1) 및 압축 강도 측정(보충 파일 2) 모두에서 소프트웨어 사용을 위해 제공됩니다. 테스트용 샘플은 모두 테스트 전 48시간 동안 일정한 실온(23± 5) °C 및 50 ± 20% 상대 습도에서 조절됩니다.

  1. 열전도율 측정
    참고: 이 연구에서는 단열재13의 열적 특성을 결정하기 위해 특별히 고안된 표준 NEN-EN ISO 8301을 기반으로 한 열유량계(HFM)를 사용하여 열전도율과 비열용량을 측정했습니다.
    1. HFM 소프트웨어를 시작하고 자동 보정 탭을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
    2. HFT 보정 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
    3. 기본 데이터를 입력하고 표에 설정점을 구성합니다. 상부 플레이트 온도를 17.5°C로, 하부 플레이트 온도를 2.5°C로 설정하면 평균 온도가 10°C가 됩니다.
    4. 참조 설명을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 교정 표준 Netzsch EPS 200 mm의 무게를 측정하고 측정한 다음 소프트웨어에 입력합니다.
    5. EPS 조각을 HFM에 놓고 문을 닫은 다음 마우스 왼쪽 버튼을 클릭하여 2.1kPa의 부하 설정값을 선택한 다음 시작 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
      알림: 안정성에 도달하면 교정 및 테스트가 자동으로 중지됩니다.
    6. HFM 소프트웨어에서 마법사 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭한 다음 열전도율 테스트를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
    7. 기본 데이터와 시편 설명을 입력합니다. 설정점 테이블에서 2.1.3과 동일한 값을 설정합니다. 내장된 두께 측정기를 사용하여 샘플의 두께를 측정합니다.
      참고: 기본 데이터를 입력할 때 샘플 ID, 파일 이름 및 샘플당 대상을 변경해야 합니다.
    8. MBC 샘플을 HFM에 넣고 문을 닫아 샘플이 중앙에 유지되도록 합니다.
    9. 이전에 수행한 교정을 선택하고 마우스 왼쪽 버튼을 클릭하여 2.1kPa의 부하 설정값을 선택한 다음 시작 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
  2. 비열용량 측정
    1. 자동 보정 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
    2. Empty Stack Correction 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
    3. 기본 데이터를 입력하고 표 1과 같은 3단계 온도를 설정하고 플레이트를 0.25cm 두께로 구동합니다. 그런 다음 시작을 누릅니다.
    4. 빈 스택 보정이 완료되면 마법사 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭한 다음 비열 테스트를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
    5. MBC 샘플을 HFM 내부에 넣고 문을 닫습니다.
    6. 기본 데이터와 시편 설명을 입력합니다. 내장된 두께 측정기를 사용하여 샘플의 두께를 측정합니다.
    7. 설정점 테이블에서 2.2.3과 동일한 값을 설정하고 이전에 수행한 빈 스택 보정을 선택합니다. 마우스 왼쪽 버튼을 클릭하여 2.1kPa의 부하 설정값을 선택한 다음 시작 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
    8. 보고서 버튼을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하여 샘플당 데이터에 액세스합니다.
  3. 수분 흡수/탈착
    참고: ISO 23327:2021 표준은 단열재와 관련이 있습니다14.
    1. 그림 1과 같이 물로 채워진 물통을 준비합니다. 샘플을 제자리에 고정하기 위해 플라스틱 테이프 세 개를 놓고 매달린 상태로 유지하고 물과 접촉하지 않도록 합니다. 설정은 그림 1과 유사합니다.
    2. 23 ± 5 °C의 온도에서 실내에서 플라스틱 상자를 사전 조정하고 실험을 시작하기 전에 24시간 동안 기다립니다.
    3. 24시간 후 샘플을 플라스틱 테이프 위에 놓습니다.
    4. 0시간(실험 전) 간격으로 0.5시간, 1시간, 2시간, 4시간, 8시간, 24시간 및 48시간 간격으로 MBC 샘플을 상자에서 꺼내 저울에서 무게를 측정하고 그림 2에 따라 치수를 측정합니다. 무게를 측정한 후 상자 안에 다시 넣고 뚜껑을 닫습니다.
      알림: 수분 손실을 방지하기 위해 계량 및 측정 단계에서 가능한 한 빨리 하십시오.
    5. 48시간 후, 샘플을 상자에서 꺼내 샘플을 25°C 및 40% RH의 기후 챔버에 넣습니다.
    6. 2.3.5와 동일한 간격으로 샘플의 무게를 측정하여 체중 감소를 결정합니다.
    7. 48시간 후 실험이 완료되고 중량(kg)의 흡수/탈착, 시간에 대한 흡수/탈착(h) 및 시간에 대한 치수 안정성(%)(h)의 곡선이 생성됩니다.
    8. 질량 변화(%)를 계산합니다.
      figure-protocol-1
      M0 은 샘플의 초기 질량입니다.
      Mf 는 흡수 테스트 후의 최종 질량입니다.
    9. 각 차원의 평균을 계산합니다: 각 간격에서 길이(), 밑변() 및 두께().
      각 차원에 대해:
      figure-protocol-2
      figure-protocol-3
      figure-protocol-4
      n 은 측정 횟수입니다.
      LI, BI, TI  = 개별 측정값
    10. 공식을 사용하여 각 간격의 치수 변화(%)를 계산합니다.
      figure-protocol-5
      figure-protocol-6 는 l, b 또는 t입니다.
    11. 초기 부피(cm3)와 각 간격을 계산합니다.
      figure-protocol-7
      figure-protocol-8
    12. 각 간격에서 체적 치수 변화(V%)를 계산합니다.
      figure-protocol-9
  4. 압축 강도(수분 거동)
    참고: 표준 ISO 29469에 따른 10% 변형 압축 강도 시험은 단열재15에 대한 것이므로 사용되었습니다. 정사각형 압축판(250mm x 250mm)이 있는 만능 시험기(UTM) 셋업을 사용하였다. 이 기계는 압축, 장력 및 전단 테스트를 포함한 광범위한 기계적 테스트를 가능하게합니다. 압축 강도는 MBC의 수분 거동을 이해하기 위해 건조, 습한 상태, 건조 후 건조 시 측정됩니다.
    1. 그림 2에 따라 버니어 캘리퍼스를 사용하여 MBC 샘플의 치수를 측정합니다.
    2. 샘플을 하부 압축판 위 중앙에 있는 UTM에 놓습니다.
    3. 먼저 UTM을 켠 다음 소프트웨어를 시작합니다. 이 순서를 따르십시오. 그렇지 않으면 기기가 제대로 연결되지 않고 데모 모드로 유지됩니다.
    4. UTM 소프트웨어에서 라이브러리 도구 탭을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고 라이브러리 방법 하위 탭을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.
    5. 검색 도구에서 ISO 29469를 검색한 다음 표준을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 방법 편집을 누릅니다.
      참고: 모든 UTM 소프트웨어 라이브러리에 이 표준이 있는 것은 아닙니다. 이 테스트를 구성하려면 UTM 세그먼트를 5mm/min의 속도로 설정하고 실험 한계를 10% 변형률(샘플 초기 두께의 10%)으로 설정해야 합니다.
    6. UTM 소프트웨어에서 실험 시작 을 누릅니다.
    7. 다음 공식을 사용하여 파스칼(Pa)(σ10)으로 10% 압축 강도를 계산합니다.
      figure-protocol-10
      F10 은 10% 변형률에서의 힘(뉴턴(N))입니다.
      0은 시편의 초기 단면적(제곱미터(m2))입니다.
    8. 압축 계수를 Pa 단위로 계산합니다.
      figure-protocol-11
      Δσ 는 압축 강도의 변화(Pa)입니다.
      Δε 는 변형률의 변화(%)입니다.
    9. 그림 1의 물 상자에서 새 샘플을 24시간 동안 컨디셔닝하고 습한 샘플에 대해 2.4.1-2.4.8단계를 반복합니다.
      알림: 2.4.9의 물 상자에서 여분의 샘플을 컨디셔닝한 다음 2.4.10에서 사용할 수 있도록 건조시킵니다.
    10. 테스트되지 않은 습한 샘플을 팬 환기 상태에서 50°C의 오븐에 12시간 동안 옮긴 다음 건조 후 샘플에 대해 2.4.1 - 2.4.8단계를 반복합니다.
  5. 발수
    1. 10mL 계량 실린더를 사용하여 물 9mL와 적색 착색제 1mL를 혼합하여 용액을 준비합니다. 숟가락으로 잘 섞는다.
    2. 얇은 테이프 조각이나 얇은 펠트펜을 사용하여 그림 3과 같이 샘플의 표면을 4개의 사분면으로 나눕니다.
    3. 마이크로피펫을 사용하여 적색으로 염색된 물 100μL를 측정하고 샘플의 각 사분면에 하나의 물방울을 넣습니다. 물방울이 각 사분면의 평평한 표면 영역에 놓여 있는지 확인하십시오.
      알림: 물방울이 한 번의 동작으로 방출되는지 확인하십시오. 그렇지 않으면 표면 장력을 방해하고 잘못된 결과를 얻을 수 있습니다. 액적이 이 부피에서 분산되면 대신 50μL를 사용하고 변화를 기록하십시오.
    4. 삼각대에 장착된 카메라를 샘플의 윗면과 눈높이에 두고 각 물방울의 사진을 찍습니다.
    5. 오픈 소스 이미지 처리 소프트웨어를 사용하여 각 물방울의 양쪽에 있는 접촉각을 측정합니다. 다음 공식을 사용하여 평균 접촉각을 계산합니다.
      figure-protocol-12
    6. 4개의 사분면을 모두 측정한 후 다음을 사용하여 샘플의 전체 평균 접촉각을 계산합니다.
      figure-protocol-13

표 1: 비열용량에 대한 스텝 온도. 이 표에는 MBC 샘플의 비열용량을 평가하는 데 사용되는 정의된 온도 간격(°C)이 나열되어 있습니다. 각 단계는 제어된 가열 중에 사용되는 범위를 나타내며 HFM의 입력으로 사용해야 합니다. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

figure-protocol-14
그림 1: 수분 흡수-탈착 설정. 이 다이어그램은 MBC의 수분 흡수 및 탈착 거동을 테스트하는 데 사용되는 실험 설정을 보여줍니다. 샘플은 제어된 온도 및 습도 조건에 놓였습니다. 설정 개요는 정성적이므로 스케일 바가 필요하지 않습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-protocol-15
그림 2: MBC의 치수 측정. 다이어그램은 습도 순환 전후의 MBC의 치수 변화를 측정할 위치를 보여줍니다. 버니어 캘리퍼스(정확도 ± 0.1mm)를 사용하여 길이, 밑면 및 두께에 대해 샘플당 여러 등거리 지점(n = 5)에서 측정했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

figure-protocol-16
그림 3: 발수 테스트를 위한 표면 분할. 이 다이어그램은 체계적인 물방울 테스트를 위해 각 샘플을 등거리 사분면으로 세분화한 방법을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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결과

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MBC 제작
MBC는 표면이 대부분 흰색이어야 합니다. 샘플은 그림 4 및 그림 5에 있는 샘플의 구조, 색상 및 균질성과 유사해야 합니다.

figure-results-1
그림 4: 적절한 MBC의 예 - 샘플 1. 표면의 백색도 수준과 균질성을 기준으로 구조적으로 적절한 것으로 분류된 MBC 표본의 이미지. 표면은 온전하고 균일하며 왜곡되지...

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토론

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MBC 개발의 핵심 단계는 산란 준비이며, 이는 숙련된 실험실 기술자가 엄격한 멸균 조건에서 수행해야 합니다. 이 공정은 오염에 민감하며 높은 수준의 무균 기술 기술이 필요합니다. 산란의 품질은 최종 재료의 식민지 형성 효율성과 균질성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 생물학적 안전 및 실험실 취급에 대한 적절한 교육이 필수적입니다. 전체 스폰 준비는 실험 배치 전반에 걸쳐 일관성을 유지하기 위해 단일 세션에서 완료되어야 합니다. 신선한 균사체가 포함된 완전히 식민지화된 페트리 접시는 기질을 통한 균사체의 성장 속도에 큰 영향을 미치기 때문에 필수적입니다. 종마다 성장 속도가 다르기 때문에 선택한 종의 성장 역학을 미리 평가하는 것이 중요합니다. 같은 종의 균주 사이에서도 성장 행동에 상당한 차이가 발생할 수 있습니다. 고르지 않은 평탄도와 열악한 균질성은 압축 강도, 소수성 및 열 성능 측정에 영향을 미칠 수 있으므로 성형 단계도 중요합니다. 열 테스트의 경우 샘플은 ...

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공개 사항

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저자는 이해 상충이 없으며 관련 공개가 없음을 선언합니다.

감사의 글

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Mythic은 SIA Regio-orgaan이 지원하고 컨소시엄으로 수행된 공적 자금 지원 연구 프로젝트였습니다. 모든 프로젝트 결과는 FAIR 원칙(찾기 가능, 접근 가능, 상호 운용 가능, 재사용 가능)에 완전히 부합합니다. 프로젝트 전반에 걸쳐 귀중한 기여, 전문 지식 및 협력을 해주신 다음 파트너에게 진심으로 감사드립니다. 알파벳 순서로:
Agrodome BV, 프레드 반 덴 버그;
Avans University of Applied Sciences - Caradt, Simone van de Broek
FRAAi Architechten, 리디아 프라아이제
HZ 응용 과학 대학교, Lennart Zoeter
Impershield Europe B.V., 윌렘 케머스
모구 S.R.L., 안나리사 모로
Nýlausn, Hörður Sveinsson
Recell B.V., Yme 플래퍼
Troldtekt B.V., 재닌 반 칸
위트레흐트 대학교, J.F. (Jordi) Pelkmans 박사 및 H.A.B. (Han) Wösten 교수
Verbruggen-paddestoelen B.V., 존 베르브루겐

그들의 헌신과 협력은 이 연구의 개발과 성공에 중요한 역할을 했습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
1L 에를렌마이어 플라스크Glazen-en-potten.nlGT00148
1L 측정 실린더시그마-올드리치213905408
50 mL 측정 실린더시그마-올드리치Z740856Aldrich Essentials 눈금식 실린더, 클래스 A, DIN ISO 4788 충족
에탄올 70%붐랩8,00,12,02,72,500
오토클레이버블 백SacO2PPD75/REH6/V37*53
오토 클레이 브VWRTUTT210001
오토클레이브 테이프시그마-올드리치BR61750
봉지 밀봉기프로피팩101481모델 HC-300
보정 표준 Netzsch EPS 200mm네츠쉬HFM446S0A95.001-00
셀 루 로스레셀https://recell.eu/markets/#recell-compose 프로젝트 파트너가 전달함
가데드마 레진나세움Westerdijk InstituutCBS 194.76
열유량계(HFM)네츠쉬https://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1 HFM 446 람다 소형 에코라인
가열 교반 장치라빈코32000
호라이즌 소프트웨어호라이즌 소프트웨어https://www.tiniusolsen.com/product/horizon-software/ UTM 및 nbsp 운영용 소프트웨어;
소수성 코팅임퍼실드 유럽https://impershield.eu/product/bioseal-mycelium/ 임퍼쉴드 바이오실 균사체
이미지J이미지Jhttps://imagej.net/ij/ 이미지 처리 소프트웨어
접종 루프VWRDIFC220217
주방 스틱 블렌더보쉬MSM6M810
실험실 블렌더Labowebshop(라보웹샵)AXMX1000XTEES2L 워링 실험실 블렌더
층류 공기 흐름 후드(LAF)MSE 서플라이LS1309MSE PRO 43" 폭 수평 층류 캐비닛
수준마누탄A830619워터파스 - I-빔 기본 - 스탠리
맥아 추출물 육수 가루붐랩7,00,00,05,90,500
메디카린에콜랩3021760
마이크로피펫시그마-올드리치FA10006MPIPETMAN P1000L 마이크로피펫 금속 배출
천공 호일스카브로414075
프로테우스 스마트모드 8.5네츠쉬https://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1 HFM 운영용 소프트웨어
저울베보르https://www.vevor.nl/analytische-balans-c_11079/vevor-digitale-laboratoriumweegschaal-laboratorium-analytische-weegschalen-5000g-p_010521620455?lang=en&srsltid=AfmBOopchyZ-medHCTmpdHiqjXOtvV7xCOdhXZ<브르/> VIKi9LowzUk6ibehSx 모델 HZ-B50002
기질 그린포트 웨스트홀랜드-프로젝트 파트너가 배달한 채무씨 짚.nbsp;
범용 시험 기계 (UTM)티니우스 올슨https://www.tiniusolsen.com/product/model-50st/모델 50ST
버니어 캘리퍼시그마-올드리치Z136115

참고문헌

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