獲得最佳光學和電學性能的調(diào)諧材料變得越來越普遍?，F(xiàn)在，研究人員和制造商可以通過使用由多個脫氧核糖核酸重復序列組成的魷魚誘導蛋白來調(diào)節(jié)材料的熱導率。
賓夕法尼亞先進光纖技術(shù)研究中心工程科學與技術(shù)教授兼主任Melik Demirel說：“控制現(xiàn)代技術(shù)中的熱傳遞——制冷、數(shù)據(jù)存儲、電子或紡織品——是一個尚未解決的問題。“例如，大多數(shù)標準塑料材料的導熱率非常低，它們是熱絕緣體。我們正在研究的這些基于魷魚的生物材料在環(huán)境濕度下具有低電導率，但是它們可以被設計成顯著增加其熱導率。
在這種情況下，增加量取決于蛋白質(zhì)中連續(xù)重復的次數(shù)，可以是傳統(tǒng)塑料的4.5倍。串聯(lián)重復序列是自然界中發(fā)現(xiàn)的重復的DNA串，在這種情況下，在魷魚的環(huán)齒中。
研究人員表示，這種生物蛋白膜的一個潛在用途可能是作為織物涂層，尤其是運動服。這種材料在日常使用中可以非常舒適和舒適，但是當它實際用于繁重的活動時，穿著者產(chǎn)生的汗水可以“翻轉(zhuǎn)”熱開關(guān)，并允許織物從穿著者的身體中移除熱量。
德米雷爾和他的團隊設計了合成蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)在串聯(lián)重復序列上形成模式。他們可以選擇他們想要的重復次數(shù)，并研究在這種情況下各種蛋白質(zhì)對水分的反應。
研究人員今天(8月13日)在《自然納米技術(shù)》雜志上發(fā)表報告稱：“在環(huán)境條件下——濕度低于35%——這些蛋白質(zhì)薄膜的熱導率不依賴于重復單元或分子量，表現(xiàn)出與無序聚合物和水不溶性蛋白質(zhì)相似的熱導率。
然而，當薄膜被設計成具有更高的分子拓撲時，當它們變得更濕并通過高濕度、水或汗水時，熱導率會跳躍。弗吉尼亞大學和NIST大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著串聯(lián)重復次數(shù)的增加，熱導率也隨之增加。
德米雷爾說：“因為導熱系數(shù)與潮濕時的重復次數(shù)成線性關(guān)系，所以我們可以計算進入材料的導熱系數(shù)。“因此，我們可以制造更好的熱開關(guān)、穩(wěn)壓器和類似高性能設備的二極管，以解決制冷、數(shù)據(jù)存儲、電子或紡織品等現(xiàn)代技術(shù)中的問題?！?
當材料恢復到正常環(huán)境濕度或更低時，開關(guān)關(guān)閉，蛋白質(zhì)不再有效導熱。
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