Методическая статья

Производство и испытание влагосостояния и тепловых свойств биокомпозитов из рапсовой соломы и мицелия Ganoderma resinaceum

DOI:

10.3791/68375

⸱

5 сентября 2025 г.

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

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

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

В этой статье мы представляем оптимизированную методологию производства композитов на основе мицелия (MBC) из нефтехимических продуктов и загрязняющих материалов для теплоизоляции. Чтобы стать углеродно-нейтральными и устойчивыми, решением могут стать био- и компостируемые материалы, такие как биокомпозит мицелия. Чтобы определить, соответствуют ли они строительным нормам, было проведено несколько экспериментов.

Аннотация

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

Это исследование было направлено на удовлетворение растущего спроса на экологически чистые строительные материалы путем разработки биокомпозитов мицелия в качестве инновационного изоляционного материала на биологической основе. Используя местные остаточные лигноцеллюлозные побочные продукты, связанные с мицелием, они предлагают многообещающую альтернативу материалам на основе ископаемого топлива. Данная рукопись представляет собой сжатое представление о проекте Mythic, ориентированное на оптимизацию методов роста и свойств материалов для обеспечения технической осуществимости.

На этапе оптимизации роста новый метод инокуляции с использованием регенерированной целлюлозы вместо инокулянтов на основе зерновых зерен значительно улучшил скорость роста и колонизацию субстрата, сократив время инкубации и приведя его в соответствие с потребностями промышленного производства.

Оптимизация свойств материалов была сосредоточена на тепловых свойствах, огнестойкости и влаге — ключевых характеристиках изоляционных материалов. Биокомпозиты мицелия достигли значений теплопроводности 0,034-0,039 Вт/м·К, что сопоставимо с обычными изоляторами. Влагосвойства считаются достаточными для его использования в качестве изоляции. Гидрофобные свойства были улучшены за счет покрытия, что повысило долговечность во влажных условиях. Эти инновации гарантируют, что биокомпозиты мицелия соответствуют отраслевым стандартам для различных областей применения.

Введение

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

В 2022 году строительная отрасль была ответственна за 21% глобальных выбросов парниковых газов и произвела 38,4% от общего объема отходов вЕвропейском союзе1,2%. Значительная часть этого воздействия связана с производством и утилизацией обычных изоляционных материалов, таких как пенополистирол (EPS) и полиизоцианурат (PIR). Эти материалы основаны на нефтехимии, энергоемки в производстве и представляют долгосрочные экологические риски из-за плохой биоразлагаемости и высокого содержания углерода 3,4.

Для решения этих проблем в настоящем исследовании представлена оптимизированная методология производства композитов на основе мицелия (MBC) для теплоизоляции. Основная цель этого метода заключается в создании воспроизводимого лабораторного подхода, который может быть масштабирован до промышленных условий с использованием Ganoderma resinaceum (GR), выращенной на рапсовой соломе (RS). Этот метод предназначен для создания полностью биологического углеродно-отрицательного изоляционного материала с конкурентоспособными теплорегулирующими и влагорегулирующими свойствами.

MBC обладают неоспоримыми преимуществами по сравнению с обычной изоляцией. Они производятся из сельскохозяйственных отходов, требуют минимальных затрат энергии, действуют как поглотитель углерода в течение всего срока службы и естественным образом разлагаются на стадии окончания срока службы, что делает их сильным кандидатом для круглых строительных систем 5,6. По сравнению с другими альтернативами на биологической основе, такими как целлюлоза или конопляный бетон, MBC уникальным образом сочетают в себе низкую теплопроводность со структурной когезией и гидрофобной настройкой, что может быть достигнуто спомощью методов контроля роста и постобработки.

Более широкая литература все больше подтверждает актуальность MBC. Обзоры и эмпирические исследования подчеркивают их пригодность для тепло- и звукоизоляции, их адаптивность к различным сочетаниям субстратов и грибов, а также их потенциал для модульного или in-situ производства в архитектурных масштабах 6,9,10. Например, МБК GR-RS, испытанные в контролируемых условиях, показали теплопроводность около 0,045 Вт/м·К, удельную теплоемкость 1800 Дж/кг· K и прочность на сжатие до 0,5 МПа, что указывает на уровни производительности, подходящие для ненесущих изоляционных панелей в стенах и крышах 6,7,8. Кроме того, появились биомиметические подходы, представляющие MBC в качестве материалов для адаптивного дизайна в архитектурныхисследованиях11. Тем не менее, обеспечение механической согласованности и долговечности во всех масштабах остается активной областью исследований12.

Компания MNEXT запустила проект Mythic - Материалы мицелия (Mytherials) для теплоизоляции в строительстве. Эта инициатива развивает предыдущие выводы о том, что GR и RS образуют многообещающую комбинацию для разработки MBC, уделяя особое внимание улучшению условий роста, испытаниям материалов в соответствии со стандартами ISO, относящимся к применению изоляции, и оценке экономических и приемлемых для пользователя параметров для будущего масштабирования.

Этот метод особенно актуален для исследователей, архитекторов и производителей, изучающих строительные материалы с низким уровнем воздействия на окружающую среду и цикличным жизненным циклом. Этот метод ориентирован на применение изоляции в стенах, крышах и полах, где решающее значение имеют низкая плотность, терморегуляция и влажность. Ключевые контекстуальные факторы включают местную доступность субстратов и видов грибов, масштабируемость процесса инокуляции и выращивания, а также соответствие стандартам эксплуатационных характеристик здания. Методология включает в себя оценку теплопроводности, удельной теплоемкости, влагочувствительности и водоотталкивающих свойств, что позволяет оценить ее применимость с учетом условий окружающей среды и нормативных требований.

В данной рукописи представлены результаты этой работы: лабораторный, но масштабируемый метод производства MBC GR-RS, включающий оптимизированные параметры роста и протоколы испытаний материалов. Несмотря на то, что GR-RS является основным направлением, протокол может быть адаптирован к другим видам грибов и субстратам, что делает его актуальным для различных географических регионов и доступности сырья. Несмотря на то, что метод эффективен в лабораторных или пилотных масштабах, для широкомасштабного внедрения могут потребоваться дальнейшие адаптации, чтобы обеспечить согласованность и экономическую эффективность.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

Материалы, оборудование, машины и связанное с ними программное обеспечение, используемые в этой статье, перечислены в Таблице материалов. Протокол разделен на два основных раздела: производство MBC и испытание материалов.

1. Производство МБК

  1. Подготовка к нересту
    1. Растворите 20 г порошка бульона солодового экстракта в 1 л деминерализованной воды (или 2 г на 100 мл бульона) в колбе Эрленмейера объемом 1 л. Перемешайте содержимое в колбе Эрленмейера с помощью нагретого мешалки при 150 °C.
    2. Накройте колбу проницаемым колпачком, например, ватным шариком-марлей в пробке из алюминиевой фольги, и автоклавируйте смесь при температуре 121 °C в течение 25 минут. Бульон из солодового экстракта (МЭБ) готов к употреблению.
      ПРИМЕЧАНИЕ: На каждом этапе работы с автоклавом проверяйте уровень воды внутри автоклава и на выхлопной трубе, убедившись, что уровень воды находится между минимальным и максимальным уровнями. Любая вода, добавляемая в автоклав (или любая вода, поступающая в автоклав), должна быть деминерализована для обеспечения оптимальной работы, так как минералы могут вызвать проблемы при работе машины. Все автоклавируемые товары маркируются автоклавной индикаторной лентой, на которой после стерилизации появляются черные полосы, подтверждающие, что процесс автоклавирования прошел успешно. Всегда дайте содержимому остыть до комнатной температуры (RT), прежде чем приступать к следующему этапу.
    3. Добавьте целлюлозу в автоклавируемый пакет 1:1,32 на грамм целлюлозы деминерализованной воды.
    4. Массируйте мешочки вручную в течение 2 минут, чтобы обеспечить равномерное распределение воды внутри целлюлозы.
    5. Наклейте на пакеты этикетки (носители инокулятива - тип грибка - дата - вес - инициалы исследователя) и наклейте на пакет автоклавную ленту.
    6. Автоклавируйте пакеты при температуре 121 °C в течение 25 минут, содержащей целлюлозу, смешанную с водой.
    7. После завершения цикла автоклава поместите целлюлозный мешок (мешки) в ламинарный колпак (LAF) до тех пор, пока он не остынет.
      ПРИМЕЧАНИЕ: При работе в LAF поддержание строгой стерильности имеет решающее значение. Процедуры, проводимые в этой среде, очень чувствительны, а неправильное обращение может значительно увеличить уровень загрязнения. Рекомендуется очистить шкаф LAF и все предметы, которые будут помещены в него, сначала протерев их раствором медикарина (1 таблетка на 10 л воды), а затем протерев их 70% этанолом, как до, так и после процедуры.
    8. С помощью стерильной инокуляционной петли или стерильного шпателя разрежьте полностью колонизированную чашку Петри диаметром 100 мм из GR на четыре равные секции.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Пластина GR покупается как материнский отродье. Материнская икра может быть воспроизведена в лаборатории биологическим лаборантом; Тем не менее, этот процесс выходит за рамки данной рукописи.
    9. Простерилизуйте чашку лабораторного блендера, автоклавируя ее при температуре 121 °C в течение 25 минут, прежде чем поместить ее в LAF, протереть снаружи раствором медикарина и 70% этанолом.
    10. Переложите две секции в стерильную лабораторную чашку блендера и добавьте 50 мл MEB (приготовленного в 1.1.2).
    11. Поместите чашку на вращатель и работайте на низкой скорости в течение 30 с, убедившись, что вся чашка Петри была надлежащим образом обрезана путем визуального осмотра смеси.
    12. Вылейте инокулированную смесь бульона в пакет с автоклавной смесью целлюлоза + вода и массируйте содержимое вручную в течение 2 минут.
    13. Перенесите мешок в климатическую камеру на 5 дней при температуре 30 °C и относительной влажности воздуха 80%.
    14. Встряхните и осторожно помассируйте мешочек в течение 2 минут через 3 дня. Поместите обратно в инкубатор. Нерест готов через 5 ± 1 день роста.
  2. Подготовка субстрата
    1. Поставьте на весы пустую миску или ведро и затайте их. Затем переложите субстрат в ведро и запишите вес субстрата.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется не использовать более 160 г на пакет (530 мм x 370 мм) для обеспечения надлежащей стерилизации содержимого пакета. Использование больших количеств может потребовать более длительного времени стерилизации из-за медленного проникновения тепла в больших объемах (или большего соотношения объема к поверхности).
    2. Взвесьте добавляемую воду в соответствии с соотношением 1,65:1 RS субстрат: деминерализованная вода и тщательно перемешайте руками или, в больших количествах, бетономешалкой.
    3. Поместите смесь в автоклавируемые пакеты.
    4. Закройте пакет(ы) с помощью запайщика или ленты.
    5. Наклейте на пакет(ы) этикетки (тип подложки - дата - вес - инициалы) и наклейте автоклавную ленту.
    6. Поместите пакет(ы) в автоклав и запустите цикл 121 °C в течение 25 минут.
  3. Модифицирование субстрата
    1. Достаньте пакеты из автоклава и поместите их в шкаф LAF.
    2. Взбейте инокулированную целлюлозу кухонным блендером-палочкой с минимальной интенсивностью (очищенной раствором медикарина и этанолом) в течение 30 секунд, чтобы обеспечить равномерные размеры частиц.
    3. Взвесить икру: 10% от общего веса субстрата + воду (мокрый груз) весами и насыпать внутрь мешка.
      ПРИМЕЧАНИЕ: 10% нереста может варьироваться в зависимости от условий стерильности. В лабораторных условиях 10% было определено как лучший компромисс между количеством икры и загрязнением. В условиях повышенного масштаба, чем больше количество икры, тем ниже уровни стерильности/чистоты, необходимые для адекватного роста.
    4. Запечатайте пакет с помощью герметика или ленты и осторожно встряхните/помассируйте его в течение 2 минут, чтобы обеспечить равномерное распределение.
    5. Еще раз промаркируйте пакеты (тип субстрата - грибной тип - дата - вес субстрата - вес икры - инициалы).
  4. Отливка
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот этап может быть выполнен либо сразу после инокуляции субстрата, либо в течение пяти дней. В этом протоколе он проводится сразу для ускорения общего процесса. Несмотря на то, что время не влияет на конечный результат, через 5 дней материал становится трудно формовать, так как он имеет тенденцию плотно сцепляться друг с другом.
    1. Очистите форму для придания формы MBC сначала раствором медикарина, а затем 70% этанолом, прежде чем поместить ее под шкаф LAF.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Формы, используемые в этом исследовании, имеют квадратные размеры 200 мм x 200 мм x 50 мм в соответствии с размерами, указанными в стандартах ISO для запланированных испытаний.
    2. Затарьте форму на весах и заполните ее модифицированным субстратом. Убедитесь, что материал равномерно распределен по форме, оставив ее полностью плоской.
    3. Запишите вес, чтобы обеспечить одинаковую плотность производства для остальных форм, если это применимо.
    4. Отрежьте перфорированную фольгу, чтобы покрыть верхнюю поверхность форм, и протрите ее раствором медикарина и 70% этанолом.
    5. Накройте форму перфорированной пленкой и закрепите ее скотчем.
    6. Наклейте этикетку на форму (тип основания - тип гриба - дата - вес - инициалы).
    7. Поместите заполненные формы в климатическую камеру при температуре 25 °C и относительной влажности 80% на 7 ± 1 день.
    8. Через 3 дня роста выньте образцы из формы в LAF, аккуратно переверните их на 180° (вверх дном) и снова накройте формы перфорированной пленкой.
  5. Дезактивация и сушка
    1. Визуально осмотрите рост образцов, наблюдая за равномерной колонизацией мицелия и степенью белизны.
    2. После достаточного роста, обычно через 7 ± 1 день, извлеките образец и деактивный рост и высушите, поместив его в духовку при температуре 65 °C на 24 часа, и положите под нее бумагу для выпечки, чтобы впитать влагу и предотвратить ее прилипание к поверхности духовки.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы сушите большую панель, поместите сверху груз, чтобы предотвратить деформацию (с бумагой для выпечки между ними). Учтите, что для толстых панелей потребуется более 24 часов сушки. Чтобы убедиться в том, что образец полностью высох, следите за его весом во время сушки в печи. Образец можно считать сухим, если изменение веса составляет менее 0,1% в течение 24-часового периода.
    3. Поместите этикетку (этикетки) пакета рядом с образцами в духовке или наклейте ленту на образец.
    4. Взвесьте образец в конце процесса сушки и наклейте на него этикетку (тип субстрата - тип гриба - дата - вес - инициалы).
  6. Пост-продакшн
    1. Добавьте гидрофобное покрытие, равномерно нанеся 10 мл с помощью распылителя низкого давления, и оставьте сохнуть на 24 часа в проветриваемом помещении.
    2. Погрузите образец в 50 мл покрытия, чтобы нанести второй слой, и оставьте сохнуть еще на 24 часа в проветриваемом помещении.
    3. Взвесьте образец с помощью весов и добавьте на этикетку тип покрытия и окончательный вес.

2. Испытание материалов

ПРИМЕЧАНИЕ: Дополнительные файлы, включая пошаговые скриншоты, предоставляются для использования программным обеспечением как при измерении термических свойств (Дополнительный файл 1), так и при измерении прочности на сжатие (Дополнительный файл 2). Перед испытанием все образцы для испытаний выдерживаются при постоянной комнатной температуре (23 ± 5) °C и относительной влажности 50 ± 20% в течение 48 часов.

  1. Измерение теплопроводности
    ПРИМЕЧАНИЕ: В данном исследовании теплопроводность и удельная теплоемкость измерялись с помощью теплового расходомера (HFM) на основе стандарта NEN-EN ISO 8301, который специально предназначен для определения тепловых свойств изоляционных материалов13.
    1. Запустите программное обеспечение HFM и щелкните левой кнопкой мыши вкладку « Автокалибровка ».
    2. Щелкните левой кнопкой мыши по кнопке калибровки HFT .
    3. Введите исходные данные и настройте уставки в таблице. Установите температуру верхней пластины на 17,5 °C, а на нижней пластине на 2,5 °C, в результате чего средняя температура составит 10 °C.
    4. Щелкните левой кнопкой мыши по описанию ссылки . Взвесьте и измерьте калибровочный стандарт Netzsch EPS 200 мм и введите его в программное обеспечение.
    5. Поместите деталь EPS в HFM, закройте дверцу и щелкните левой кнопкой мыши, чтобы отметить заданное значение нагрузки на уровне 2,1 кПа, затем щелкните левой кнопкой мыши по кнопке «Пуск ».
      ПРИМЕЧАНИЕ: Как только стабильность будет достигнута, калибровка и тестирование будут автоматически остановлены.
    6. В программном обеспечении HFM щелкните левой кнопкой мыши по кнопке «Мастера », а затем щелкните левой кнопкой мыши по «Тесту на теплопроводность».
    7. Введите исходные данные и описание образца. Установите те же значения, что и 2.1.3 в таблице заданных значений. Используйте встроенный толщиномер для измерения толщины образца.
      ПРИМЕЧАНИЕ: При вводе основных данных обязательно измените идентификатор образца, имя файла и место назначения для каждого образца
    8. Поместите образец MBC в HFM и закройте дверцу, убедившись, что образец находится по центру.
    9. Выберите ранее выполненную калибровку и щелкните левой кнопкой мыши, чтобы отметить заданное значение нагрузки на уровне 2,1 кПа, затем щелкните левой кнопкой мыши по кнопке « Пуск ».
  2. Измерение удельной теплоемкости
    1. Щелкните левой кнопкой мыши по кнопке «Автокалибровка ».
    2. Щелкните левой кнопкой мыши по кнопке «Коррекция пустого стека ».
    3. Введите исходные данные, установите трехступенчатую температуру, показанную в таблице 1, и приведите пластину в толщину 0,25 см. Затем нажмите кнопку «Пуск».
    4. После завершения калибровки пустого стека щелкните левой кнопкой мыши по кнопке «Wizards», а затем щелкните левой кнопкой мыши по « Specific Heat Test».
    5. Поместите образец MBC внутрь HFM и закройте дверцу.
    6. Введите исходные данные и описание образца. Используйте встроенный толщиномер для измерения толщины образца.
    7. Установите те же значения, что и 2.2.3 в таблице заданных значений, и выберите выполненную ранее калибровку пустого стека. Щелкните левой кнопкой мыши, чтобы отметить установочное значение нагрузки на уровне 2,1 кПа, затем щелкните левой кнопкой мыши кнопку «Пуск ».
    8. Доступ к данным по выборке можно получить, щелкнув левой кнопкой мыши по кнопке «Отчеты ».
  3. Поглощение/десорбция влаги
    ПРИМЕЧАНИЕ: Стандарт ISO 23327:2021 относится к изоляционным материалам14.
    1. Подготовьте водяную камеру, заполненную водой на четверть, как показано на рисунке 1. Поместите три полоски пластиковой ленты, чтобы удерживать образец на месте, следя за тем, чтобы он оставался подвешенным и не соприкасался с водой. Схема выглядит как на рисунке 1.
    2. Предварительно подготовьте пластиковый ящик в комнате при температуре 23 ± 5 °C и подождите 24 часа перед началом экспериментов.
    3. Через 24 ч поместите образец поверх пластиковой ленты.
    4. Через интервалы 0 ч (до начала эксперимента), 0,5 ч, 1 ч, 2 ч, 4 ч, 8 ч, 24 ч и 48 ч достаньте образец МБК из коробки, взвесьте его на весах и измерьте его размеры в соответствии с рисунком 2. После взвешивания снова поместите внутрь коробки и закройте крышку.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте как можно быстрее на этапе взвешивания и измерения, чтобы избежать потери влаги.
    5. Через 48 часов достаньте образец из коробки и поместите образец в климатическую камеру при температуре 25 °C и относительной влажности 40%.
    6. Через те же промежутки времени, что и 2.3.5, взвесьте пробу для определения потери веса.
    7. Через 48 ч эксперимент заканчивается и строятся кривые: поглощение/десорбция по весу (кг), в зависимости от времени (h) и стабильность размеров (%) в зависимости от времени (h).
    8. Рассчитайте изменение массы (%) следующим образом:
      figure-protocol-1
      M0 – начальная масса образца
      Mf - конечная масса после испытания на абсорбцию
    9. Рассчитайте среднее значение для каждого размера: длины (), основания () и толщины () на каждом интервале.
      Для каждого параметра:
      figure-protocol-2
      figure-protocol-3
      figure-protocol-4
      n - количество измерений
      li, bi, ti  = индивидуальные измеренные величины
    10. Рассчитайте изменение размеров (%) на каждом интервале по формуле.
      figure-protocol-5
      figure-protocol-6 — это l, b или t.
    11. Рассчитайте начальный объем (см3) и на каждом интервале.
      figure-protocol-7
      figure-protocol-8
    12. Рассчитайте объемное изменение размеров (V%) на каждом интервале.
      figure-protocol-9
  4. Прочность на сжатие (влажность)
    ПРИМЕЧАНИЕ: Испытание на прочность на сжатие при деформации 10% в соответствии со стандартом ISO 29469 было использовано, поскольку оно предназначено для изоляционных материалов15. Использовалась универсальная испытательная машина (УТМ) с квадратными компрессионными пластинами (250 мм х 250 мм). Эта машина позволяет проводить широкий спектр механических испытаний, включая испытания на сжатие, растяжение и сдвиг. Прочность на сжатие измеряется в сухом, влажном и последующем высыхании для понимания влажности MBC.
    1. Измерьте размеры образца MBC с помощью штангенциркуля, как показано на рисунке 2.
    2. Поместите образец в UTM, расположенный по центру над нижней компрессионной пластиной.
    3. Сначала включите UTM, а затем запустите программное обеспечение. Следуйте этому порядку; В противном случае машина не подключится должным образом и останется в демонстрационном режиме.
    4. В программном обеспечении UTM щелкните левой кнопкой мыши вкладку «Библиотечные инструменты » и щелкните левой кнопкой мыши подвкладку «Методы библиотеки ».
    5. Найдите Iso 29469 в инструменте поиска, затем щелкните правой кнопкой мыши по стандарту и нажмите «Редактировать метод».
      ПРИМЕЧАНИЕ: Не все программные библиотеки UTM имеют этот стандарт. Конфигурация этого теста требует установки сегментов UTM на скорость 5 мм/мин и установки предела эксперимента на 10% деформации (10% от начальной толщины образца).
    6. Нажмите кнопку «Начать эксперимент » в программном обеспечении UTM.
    7. Рассчитайте прочность на сжатие 10% в Паскалях (Па) (σ10) по формуле:
      figure-protocol-10
      F10 — сила при 10% деформации, в ньютонах (Н)
      A0 – это начальная площадь поперечного сечения образца в квадратных метрах (м2).
    8. Рассчитайте модуль сжатия в Па.
      figure-protocol-11
      Δσ — изменение прочности на сжатие в Па.
      Δε — изменение деформации, в %.
    9. Кондиционируйте новые образцы в резервуаре для воды, показанные на рисунке 1 , в течение 24 часов и повторите шаги с 2.4.1 по 2.4.8 для влажных образцов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Подготовьте дополнительные образцы в камере для воды из версии 2.4.9, а затем высушите их для использования в версии 2.4.10.
    10. Перенесите непроверенные влажные образцы в печь при температуре 50 °C на 12 часов с вентиляторной вентиляцией, затем повторите шаги 2.4.1 - 2.4.8 для образцов после сушки.
  5. Водоотталкивающие свойства
    1. Приготовьте раствор, смешав 9 мл воды с 1 мл красителя красной воды с помощью мерного цилиндра объемом 10 мл. Хорошо перемешайте ложкой.
    2. Разделите поверхность образца на четыре квадранта, как показано на рисунке 3, с помощью тонкого куска скотча или тонкого фломастера.
    3. Отмерьте 100 мкл окрашенной в красный цвет воды с помощью микропипетки и поместите по одной капле в каждый квадрант образца. Убедитесь, что капля расположена на ровной поверхности в каждом квадранте.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что капля высвобождается одним движением; В противном случае это может нарушить поверхностное натяжение и дать недействительный результат. Если капля рассеивается при этом объеме, используйте вместо этого 50 мкл и обратите внимание на изменение.
    4. С помощью штативной камеры на уровне глаз с верхней поверхностью образца сделайте снимок каждой капли.
    5. Используя программное обеспечение с открытым исходным кодом, измерьте угол контакта с обеих сторон каждой капли. Рассчитайте средний угол контакта по формуле:
      figure-protocol-12
    6. После измерения всех четырех квадрантов рассчитайте общий средний угол контакта для образца с помощью:
      figure-protocol-13

Таблица 1: Ступенчатые температуры для удельной теплоемкости. В этой таблице перечислены определенные интервалы температур (в °C), используемые для оценки удельной теплоемкости образцов MBC. Каждый шаг представляет собой диапазон, используемый во время контролируемого нагрева, и должен использоваться в качестве входных данных для HFM. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.

figure-protocol-14
Рисунок 1: Установка поглощения-десорбции влаги. На этой схеме показана экспериментальная установка, используемая для проверки влагопоглощающих и десорбционных характеристик MBC. Образцы помещались в контролируемые условия температуры и влажности. Масштабная линейка не требуется, так как обзор настройки является качественным. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-protocol-15
Рисунок 2: Измерение размеров MBC. На диаграмме показано, где измерять изменения размеров в MBC до и после циклического измерения влажности. Измерения проводились в нескольких эквидистантных точках на образец (n = 5) по длине, основанию и толщине с помощью штангенциркуля (точность ± 0,1 мм). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-protocol-16
Рисунок 3: Разделение поверхности для испытаний на водоотталкивающие свойства. На этой диаграмме показано, как каждый образец был разделен на равноудаленные квадранты для систематического тестирования капель воды. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Производство МБК
MBC должен быть в основном белым на поверхности. Образец должен напоминать по структуре, цвету и однородности образцы на рисунках 4 и 5.

figure-results-1
Рисунок 4: Пример адекватного MBC - Образец 1

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Ключевым этапом в развитии MBC является подготовка икры, которая должна выполняться в строгих стерильных условиях обученным лаборантом. Этот процесс чувствителен к загрязнениям и требует высокого уровня мастерства в асептических методах. Надлежащее обучение биологической безопасности и обращению с лабораторными работами имеет важное значение, так как качество икры напрямую влияет на эффективность колонизации и однородность конечного материала. Вся подготовка икры должна быть завершена за...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов и не раскрывают соответствующую информацию.

Благодарности

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

Mythic был государственным исследовательским проектом, поддержанным SIA Regio-orgaan и проводимым в формате консорциума. Все результаты проекта полностью соответствуют принципам FAIR (Findable, Accessible, Interoperable и Reusable). Искренняя благодарность следующим партнерам за их неоценимый вклад, опыт и сотрудничество на протяжении всего проекта. В алфавитном порядке:
Agrodome B.V., Фред ван ден Бург;
Университет прикладных наук Аванс - Карадт, Симона ван де Брук
FRAAi Architechten, Лидия Фраайе
Университет прикладных наук HZ, Леннарт Зутер
Impershield Europe B.V., Виллем Кеммерс
Mogu S.R.L., Аннализа Моро
Nýlausn, Hörður Sveinsson
Recell B.V., Yme Flapper
Troldtekt B.V., Джанин ван Канн
Утрехтский университет, д-р Й.Ф. (Йорди) Пелкманс и проф. д-р Х.А.Б. (Хан) Вёстен
Verbruggen-paddestoelen B.V., John Verbruggen

Их приверженность и сотрудничество сыграли важную роль в развитии и успехе этого исследования.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
1 Фляга L ЭрленмайераGlazen-en-potten.nlGT00148
Измерительный цилиндр объёмом 1 лСигма-Олдрич213905408
Измерительный цилиндр объёмом 50 млСигма-ОлдричZ740856Aldrich Essentials градуированный цилиндр, класс A, соответствует требованиям DIN ISO 4788
70% этанолBoomlab8,00,12,02,72,500
Автоклавируемая сумкаSacO2PPD75/REH6/V37*53
АвтоклавVWRTUTT210001
Лента автоклаваСигма-ОлдричBR61750
Герметизатор пакетовProfipack101481Модель HC-300
Калибровочный стандарт Netzsch EPS 200 ммNetzschHFM446S0A95.001-00
ЦеллюлозаRecellhttps://recell.eu/markets/#recell-compose Выполняется партнёром по проекту
Ganoderma resinaceumWesterdijk InstituutCBS 194.76
Измеритель теплового расхода (HFM)Netzschhttps://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1 HFM 446 Lambda Small Eco-line
Нагревающее устройство для перемешиванияЛабинко32000
Программное обеспечение HorizonHorizon Softwarehttps://www.tiniusolsen.com/product/horizon-software/ Программное обеспечение для работы с UTM 
Гидрофобное покрытиеImpershield Europehttps://impershield.eu/product/bioseal-mycelium/ Мицелий Impershield BioSeal
ImageJImageJhttps://imagej.net/ij/ Программное обеспечение для обработки изображений
Инокуляционные петлиVWRDIFC220217
Кухонный блендер с палочкамиBoschMSM6M810
Лабораторный блендерLabowebshopAXMX1000XTEESЛабораторный блендер 2L Waring
Ламинарная вытяжка воздуха (LAF)MSE SuppliesLS1309MSE PRO 43" Горизонтальный ламинарный шкаф ширины
УровеньМанутанA830619ватерпа — основа I-образной балки — Стэнли
Порошок бульона из солодового экстрактаBoomLab7,00,00,05,90,500
МедикаринEcolab3021760
МикропипеткаСигма-ОлдричFA10006MPIPETMAN P1000L Микропипетка Металлический выброс
Перфорированная фольгаСкабро414075
Proteus SmartMode 8.5Netzschhttps://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1 Программное обеспечение для работы с HFM
ШкалаVEVORhttps://www.vevor.nl/analytische-balans-c_11079/vevor-digitale-laboratoriumweegschaal-laboratorium-analytische-weegschalen-5000g-p_010521620455?lang=en&srsltid=AfmBOopchyZ-medHCTmpdHiqjXOtvV7xCOdhXZ
VIKi9LowzUk6ibehSx 		Модель HZ-B50002
Субстрат Гринпорт Уэст-Холланд-Солома рапса, доставленная партнёром проекта. 
Универсальная испытательная машина (UTM)Тиниус Олсенhttps://www.tiniusolsen.com/product/model-50st/Модель 50ST
Верньер-суппортСигма-ОлдричZ136115

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Global Status Report for Buildings and Construction: Beyond foundations - Mainstreaming sustainable solutions to cut emissions from the buildings sector. , United Nations Environment Programme. (2024).
  2. Waste Statistics. , Eurostat. At https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=Waste_statistics#Data_sources (2025).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Appels, F. V., et al. Fabrication factors influencing mechanical, moisture-and water-related properties of mycelium-based composites. Mater Des. 161, 64-71 (2019).
  8. Girometta, C., et al. Physico-mechanical and thermodynamic properties of mycelium-based biocomposites: A review. Sustainability. 11 (1), 281(2019).
  9. 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).
  10. Jones, M., et al. Thermal degradation and fire properties of fungal mycelium and mycelium-biomass composite materials. Sci Rep. 8 (1), 17583(2018).
  11. Elsacker, E., et al. A comprehensive framework for the production of mycelium-based lignocellulosic composites. Sci Tot Environ. 725, 138431(2020).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Cellular Plastics - Determination of Compression Properties. ISO 844:2021. , ISO. at https://www.iso.org/standard/73560.html (2021).
  16. 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).
  17. 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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Mycelium Bio CompositesRapeseed StrawGanoderma ResinaceumThermal PropertiesMoisture BehaviorInsulation MaterialsSubstrate InoculationCompressive StrengthHeat Flow MeterWater Repellency

Похожие статьи