工程鱿鱼基生物材料中的热转化

获得最佳光学和电学性能的调谐材料变得越来越普遍。现在，研究人员和制造商可以通过使用由多个脱氧核糖核酸重复序列组成的鱿鱼诱导蛋白来调节材料的热导率。

宾夕法尼亚先进光纤技术研究中心工程科学与技术教授兼主任Melik Demirel说：“控制现代技术中的热传递——制冷、数据存储、电子或纺织品——是一个尚未解决的问题。“例如，大多数标准塑料材料的导热率非常低，它们是热绝缘体。我们正在研究的这些基于鱿鱼的生物材料在环境湿度下具有低电导率，但是它们可以被设计成显著增加其热导率。

在这种情况下，增加量取决于蛋白质中连续重复的次数，可以是传统塑料的4.5倍。串联重复序列是自然界中发现的重复的DNA串，在这种情况下，在鱿鱼的环齿中。

研究人员表示，这种生物蛋白膜的一个潜在用途可能是作为织物涂层，尤其是运动服。这种材料在日常使用中可以非常舒适和舒适，但是当它实际用于繁重的活动时，穿着者产生的汗水可以“翻转”热开关，并允许织物从穿着者的身体中移除热量。

德米雷尔和他的团队设计了合成蛋白质，这些蛋白质在串联重复序列上形成模式。他们可以选择他们想要的重复次数，并研究在这种情况下各种蛋白质对水分的反应。

研究人员今天(8月13日)在《自然纳米技术》杂志上发表报告称：“在环境条件下——湿度低于35%——这些蛋白质薄膜的热导率不依赖于重复单元或分子量，表现出与无序聚合物和水不溶性蛋白质相似的热导率。

然而，当薄膜被设计成具有更高的分子拓扑时，当它们变得更湿并通过高湿度、水或汗水时，热导率会跳跃。弗吉尼亚大学和NIST大学的研究人员发现，随着串联重复次数的增加，热导率也随之增加。

德米雷尔说：“因为导热系数与潮湿时的重复次数成线性关系，所以我们可以计算进入材料的导热系数。“因此，我们可以制造更好的热开关、稳压器和类似高性能设备的二极管，以解决制冷、数据存储、电子或纺织品等现代技术中的问题。”

当材料恢复到正常环境湿度或更低时，开关关闭，蛋白质不再有效导热。

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