유채 짚 및 영지, 수지 균사체 생물 복합재의 수분 거동 및 열적 특성의 생산 및 테스트
2025년 9월 5일
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.
저희 연구는 현재 기존 옵션과 경쟁력을 갖춘 소재를 개발하여 균사체 바이오복합재를 건설 산업에 통합하는 것을 목표로 합니다. 성능, 내구성, 적용 가능성에 중점을 둡니다. 이 프로토콜은 건설 산업 기준에 부합하는 균사체 바이오복합재의 올바른 생산 및 시험 격차를 해소하며, 반복 가능하고 균질한 실험 결과 달성에 중점을 둡니다.
이 재료는 특히 단열 측면에서 기존 건축 자재와 견줄 만한 성능을 보여 가능성을 보여줍니다. 다음 과제는 내구성과 수명 말기 관리 문제입니다. 후자는 바이오 기반 건축 자재에 대한 새로운 고려사항입니다.
우리는 균사체 건축 자재에 집중할 것이며, 앞으로는 순수 균사체 재료, 즉 균류 종의 내재적 가치와 균사체 바이오 복합재료에 대해서도 연구할 것입니다. 산업 현장의 자동화도 검토하고 있습니다. 우선, 멸균 접종 루프를 사용해 완전히 정착된 지름 100밀리미터의 가노드마 레지나세움 배지를 네 개의 균등한 조각으로 절단합니다.
포집된 배지의 두 구간을 멸균된 실험실 블렌더 컵에 옮깁니다. 컵에 맥아 추출물 육수 50밀리리터를 넣고, 한천 위의 균사체와 섞으세요. 그 후 접종된 육수 혼합물을 오토클레이브, 셀룰로오스, 물이 든 봉지에 부어줍니다.
봉지 안의 내용을 2분간 수동으로 마사지해 고르게 섞이도록 하세요. 이제 기후 챔버를 섭씨 30도, 상대습도 80%로 설정하고, 접종된 백을 5일간 기후 챔버로 옮깁니다. 기질 준비를 위해 빈 그릇이나 양동이를 저울에 올려놓고 포장하세요.
그 다음 바닥재를 양동이에 옮기고 무게를 기록하세요. 다음으로, 기질에 비해 1.65 대 1 비율로 탈광물을 계량합니다. 바닥재를 섞고 손으로 물을 충분히 부세요.
대량의 기재를 다룰 때는 시멘트 믹서를 사용하세요. 그 다음 수분 기질 혼합물을 오토클레이버 가능한 봉지에 넣습니다. 봉투를 오토클레이브에 넣고 121도 섭씨에서 25분간 사이클을 돌립니다.
기질 접종 시에는 저울을 사용해 산란을 기질과 물의 총 습기 무게의 10%로 재세요. 무게를 측정한 새끼를 멸균된 기질이 든 봉지에 부어주세요. 그 후 열밀봉제나 테이프로 봉지를 밀봉한 뒤, 2분간 부드럽게 흔들거나 마사지하여 스폰이 고르게 분포되도록 하세요.
몰딩할 때는 저울에 틀을 무게를 재세요. 접종된 기질을 채우고 고르게 펴서 평평한 표면을 만듭니다. 그 후 몰드를 천공된 호일로 덮고 테이프로 고정하세요.
채워지고 덮개가 있는 몰드를 25도 섭씨, 상대습도 80%로 설정한 기후 챔버에 7일간 보관하세요. 약 7일간 성장한 후 조심스럽게 샘플을 몰드에서 꺼내세요. 오븐에서 65도(섭씨)로 설정한 베이킹 페이퍼 위에 24시간 두어 수분을 흡수하고 달라붙지 않게 하세요.
열흐름계 소프트웨어를 교정한 후, 기본 데이터와 시료 설명을 소프트웨어에 입력합니다. 필요에 따라 상부 플레이트와 하부 플레이트 온도를 설정하세요. 그 다음 균사체 기반 복합 샘플을 열흐름계에 넣고 문을 닫으세요.
이전에 수행한 보정을 선택하세요. 그 후 왼쪽 클릭으로 부하 설정 지점을 2.1킬로파스칼로 체크하고, 시작 버튼을 눌러 테스트를 시작하세요. 비열용량을 측정하려면 균사체 기반 복합 샘플을 열유량계 안에 넣고 문을 단단히 닫습니다.
설정 포인트 테이블에 지정된 값을 설정하세요. 그리고 이전에 수행된 빈 스택 보정을 선택하세요. 왼쪽 클릭으로 부하 설정 값을 2.1킬로파스칼로 체크하세요.
그다음 시작 버튼을 클릭하세요. 수분 흡수 및 탈착 분석을 위해 높이의 4분의 1까지 물을 채운 물상자를 준비하세요. 균사체 기반 복합 샘플을 물 위에 닿지 않고 물 위에 매달기 위해 플라스틱 테이프 3장을 사용하세요.
그 다음 베르니어 캘리퍼로 시료를 측정하세요. 0, 0.5, 1, 2, 4, 8, 24, 48시간의 지정된 간격으로 물상자에서 샘플을 꺼냅니다. 저울에 무게를 재고 치수를 빠르게 측정해 수분 손실을 최소화하세요.
각 측정 후 샘플을 물탱크로 돌려놓고 뚜껑을 닫으세요. 48시간 후에는 물상자에서 샘플을 꺼내 섭씨 25도, 상대습도 40%로 설정된 기후 챔버에 보관합니다. 압축 강도 측정을 위해서는 표준 절차에 따라 균사체 기반 복합 샘플의 치수를 측정하기 위해 버니어 캘리퍼를 사용하세요.
샘플을 범용 시험 기계에 넣고, 하부 압축판 위 중앙에 위치시킵니다. 그 다음 범용 테스트 머신을 켜고 운영 소프트웨어를 실행해 올바른 연결을 확인하세요. 소프트웨어에서 검색 도구를 사용해 ISO 29469를 검색하세요.
나열된 표준을 우클릭한 후 편집 방법을 누르면 진행할 수 있습니다. 범용 테스트 기계 소프트웨어의 실험 시작 버튼을 눌러 압축 테스트를 시작하세요. 신선한 샘플을 컨디셔닝하려면 앞서 설명한 대로 물탱크에 24시간 동안 부유하세요.
사용하지 않은 습한 샘플을 50도 온도의 오븐에 12시간 동안 팬 환기로 옮깁니다. 방수 효과를 평가하려면 20밀리리터 얼렌마이어 오일에 9밀리리터의 물과 1밀리리터의 파란색 염료를 넣고 충분히 섞으세요. 그 다음 얇은 펠트 펜을 사용해 균사체 기반 복합 샘플 표면을 네 개의 사분면으로 나눕니다.
마이크로피펫을 사용해 염색된 물 100마이크로리터를 측정하세요. 네 개의 사분면 각각에 한 방울씩 평평한 표면에 놓으세요. 삼각대에 들고 카메라를 사용해 시료 상단과 눈높이를 맞추어 각 방울을 사진으로 촬영합니다.
육안 검사를 통과한 샘플들은 흰색 균일한 표면에 매끄러운 질감과 변색이나 벗겨짐이 없어 적절히 성장한 균사체 기반 복합재료의 예상 모습과 일치했습니다. 눈에 보이는 부적절한 균사체 기반 복합 샘플에서는 녹색, 검정, 노랑, 파랑과 같은 다색 표면 반점과 고르지 않은 질감, 벗겨지거나 무성한 구역 등 오염 징후가 나타났습니다. 세 번째 저품질 MBC 예시는 느슨하게 쌓인 구조와 눈에 띄는 짚 입자, 그리고 균사체 덮개가 불완전한 모습을 보였습니다.
샘플의 평균 열전도율은 0.0367와트/켈빈으로 일관되게 낮아 적절한 단열 특성을 확인했습니다. 평균 압축강도는 건조 후 상태에서 24.99킬로파스칼로 가장 높았고, 그 다음이 건조 상태에서 21.02킬로파스칼이었습니다. 그리고 습한 조건에서 가장 낮은 14.85킬로파스칼입니다.
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개요
이 연구는 단열 응용을 목적으로 한 균사체 기반 복합 소재(MBCs)를 생산하기 위한 최적화된 방법론을 제시합니다. 이 연구는 이러한 바이오복합 소재를 건설 산업에 통합하고, 성능과 내구성에 초점을 맞추고 있습니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 바이오복합 소재
- 건설 재료
- 지속 가능한 재료
배경
- 균사체 기반 복합 소재는 석유 화학 재료의 친환경적 대안으로 간주됩니다.
- 지속 가능한 건설 재료에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
- 현재 재료는 종종 환경 기준을 충족하지 못합니다.
- 연구는 건설 산업 표준을 준수하는 것을 목표로 합니다.
연구 목적
- 건설 산업을 위한 경쟁력 있는 균사체 바이오복합 소재를 개발하기 위함입니다.
- 이러한 재료의 성능과 내구성을 처리하기 위함입니다.
- 반복 가능하고 균일한 실험 결과를 보장하기 위함입니다.
사용된 방법
- 균사체 복합 소재의 실험적 테스트.
- 기존 건설 재료와의 비교.
- 단열 성능에 초점.
- 내구성 및 수명 종료 관리 평가.
주요 결과
- 균사체 바이오복합 소재는 기존 재료와 비슷한 단열 성능을 보여줍니다.
- 연구는 건설에서 바이오복합 소재의 가능성을 강조합니다.
- 내구성은 미래 연구의 도전 과제로 남아 있습니다.
- 수명 종료 관리는 이러한 재료에 대한 새로운 고려 사항입니다.
결론
- 균사체 기반 복합 소재는 지속 가능한 건설에 기여할 수 있습니다.
- 내구성을 향상시키기 위한 추가 연구가 필요합니다.
- 수명 종료 관리를 해결하는 것이 채택을 위해 중요합니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Optimized production and quantitative testing of mycelium bio-composites address the need for sustainable, high-performance insulation materials in construction and materials science. Rigorous evaluation of thermal, moisture, and mechanical properties enables predictive confidence for early-stage material selection and portfolio triage. These advances support risk-adjusted decisions for integrating biobased alternatives into industrial R&D pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Quantitative testing of thermal and moisture properties enables hypothesis-driven material selection.
- Standardized protocols reduce mechanistic ambiguity in material performance assessment.
- Benchmarking against conventional insulators supports predictive confidence for further development.
Screening & Assay Development
- Validated measurement of thermal conductivity and compressive strength ensures reproducibility across batches.
- Moisture absorption and desorption assays provide quantitative outputs for screening candidate formulations.
- Standardized visual and mechanical quality controls enable reliable evaluation of composite integrity.
Translational & Preclinical Research
- Alignment with industry benchmarks facilitates translational continuity from lab-scale to industrial-scale production.
- Durability and end-of-life management considerations inform risk-adjusted advancement decisions.
- Quantitative data on hydrophobic coatings support adaptation for diverse environmental conditions.
Pipeline & Workflow Integration
This methodology positions mycelium bio-composites for integration from early discovery through preclinical material validation in sustainable materials R&D.
- Discovery Biology: Quantitative property testing supports hypothesis-driven material optimization and pathway clarification.
- Screening: Standardized assays for thermal, moisture, and mechanical properties enable reproducible candidate evaluation.
- Analytics: Statistical analysis of dependent variables such as conductivity and strength informs comparative decision-making.
- Translational Research: Industry-aligned benchmarks facilitate continuity from discovery to preclinical validation.
- Enterprise Reuse: Protocols and measurement standards are adaptable for broader biocomposite development pipelines.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in material performance and reduction of mechanistic uncertainty.
- Operational Value: Standardized, scalable protocols for reproducible material production and testing.
- Strategic Value: Informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio advancement.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization of sustainable material candidates for further development.
Implementation Considerations
- Expertise in sterile technique and quantitative material testing is required.
- Instrumentation needs include heat flow meters, universal testing machines, and climate chambers.
- Cross-team standardization of protocols ensures reproducibility and comparability.
- Adaptation across different lignocellulosic substrates may require protocol adjustments.
- Durability and end-of-life management remain practical limitations for industrial adoption.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:11
Mycelium-Based Composites Production for Thermal Insulation Applications
4:04
Material Testing of Mycelium-Based Composites: Thermal Conductivity
4:44
Specific Heat Capacity
5:15
Moisture -Sorption
6:18
Compressive Strength
7:25
Surface Hydrophobicity
8:09
Results
