「前沿技術」高強高模的生物基仿生複合材料

2020-09-05 藍海星智庫

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芬蘭阿爾託大學的研究人員受蜘蛛絲啟發，用蛋白質和纖維素制出一種高強高模的仿生複合材料。

蜘蛛絲可兼具高強和高模的特性，但目前的多數仿生材料無法實現這一特性。受此啟發，研究人員以高結晶度和高取向度的納米纖維素為增強體，高模量的三嵌段絲蛋白為基體，製備出高強高模生物基仿生材料。製備時，先將蛋白質溶解在水中，濃縮後產生液-液相分離，蛋白質分子構象從無序結構逐漸轉變為有序結構；隨後，混合纖維素和蛋白質溶液，經離心後排出氣泡，由噴絲孔擠出至96%乙醇中快速凝固，制出生物基仿生材料。這種材料中的蛋白質充滿纖維素空隙，將纖維素粘合在一起，分子結構規整，具有較高模量。在拉伸實驗中，當蛋白質與纖維素質量比為2:1時，材料強度最高可達35±6.3GPa。

這種生物基複合材料十分堅固且有彈性，可替代塑料製品，在醫療、紡織工業等領域具有廣泛前景。

（藍海星）

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