现在,匹兹堡大学的研究人员已经找到了一种方法,将丝绸与碳纳米管结合起来,开发出一种透明材料,可用于开发具有柔性甚至可生物降解电子学的新一代生物医学设备。
再生丝素蛋白
该大学Swanson工程学院的一个团队开发了一种方法来制造丝蛋白 - 称为再生丝纤蛋白(RSF) - 这种薄膜的行为与天然丝相似,允许工程师将这种材料用于新兴的生物医学和电子应用,Mostafa说Bedewy,匹兹堡大学工业工程助理教授,在大学新闻发布会上。
“丝绸是一种非常有趣的材料,”他说。“它是由人类几千年来一直用来制造高品质纺织品的天然纤维制成的,但我们作为工程师最近开始欣赏丝绸在许多新兴应用中的潜力 - 例如柔性生物电子 - 由于其独特的生物相容性,生物降解性和机械灵活性。
然而,要将丝绸用于此类应用,研究人员必须学会使用RSF。这些材料通常在水中化学不稳定并且具有较差的机械性能。Bedewy说,这使得研究人员很难精确控制RSF薄膜中丝素蛋白的分子结构。
用微波调谐
为了解决这个问题,Bedewy和他的NanoProduct Lab小组决定研究纳米管和丝心蛋白之间的分子相互作用,该小组也广泛应用于碳纳米管(CNTs)。他们发现,这种反应可以使他们“调整”RSF蛋白的结构,他说。
“CNT的一个有趣的方面是,当它们分散在聚合物基质中并暴露于微波辐射时,它们会局部升温,”Bedewy解释道。“因此,我们想知道我们是否可以利用这种独特的现象在'RSF-CNT'复合材料中的CNT周围的丝心蛋白结构中产生所需的转变。”
事实证明他们可以。微波辐射与溶剂蒸气处理配对,为蛋白质结构提供了控制机制。结果是与合成聚合物相当的柔韧透明薄膜,但具有更高的可持续性和降解性。研究人员发表了一项关于他们在美国化学学会(ACS)杂志“ 应用纳米材料 ”杂志上的研究。
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