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「前沿技术」高强高模的生物基仿生复合材料

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芬兰阿尔托大学的研究人员受蜘蛛丝启发,用蛋白质和纤维素制出一种高强高模的仿生复合材料。

「前沿技术」高强高模的生物基仿生复合材料

蜘蛛丝可兼具高强和高模的特性,但目前的多数仿生材料无法实现这一特性。受此启发,研究人员以高结晶度和高取向度的纳米纤维素为增强体,高模量的三嵌段丝蛋白为基体,制备出高强高模生物基仿生材料。制备时,先将蛋白质溶解在水中,浓缩后产生液-液相分离,蛋白质分子构象从无序结构逐渐转变为有序结构;随后,混合纤维素和蛋白质溶液,经离心后排出气泡,由喷丝孔挤出至96%乙醇中快速凝固,制出生物基仿生材料。这种材料中的蛋白质充满纤维素空隙,将纤维素粘合在一起,分子结构规整,具有较高模量。在拉伸实验中,当蛋白质与纤维素质量比为2:1时,材料强度最高可达35±6.3GPa。

这种生物基复合材料十分坚固且有弹性,可替代塑料制品,在医疗、纺织工业等领域具有广泛前景。

(蓝海星)

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