带动新颖生物电子学、感测器和电池应用发展

科学家研究奈米级蜘蛛丝聚合物,不幸的是,桶状聚合物不是很实用。它没有机械强度,很难加工,因此Portale 和同事不得不寻找替代品。他们最终看上知名的天然聚合物:蜘蛛丝。「这是自然界最迷人的材料之一,因为非常坚韧,且适用许多领域。」Portale 表示:「我知道蜘蛛丝有令人着迷的奈米结构,因此我们设计出一类蛋白质聚合物,有蜘蛛丝的主要结构,但修饰后可容纳羧酸股。」

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这种新颖的材料妙不可言。「我们发现它可像蜘蛛丝以奈米级尺度自我组合,同时形成密集的带电基团簇,这对质子传导性非常有利,」Portale 解释:「且我们能够将其变成1 公分大小的坚韧薄膜。」所测得的质子传导率比以往任何已知生物材料都要高,但据Portale 的说法,它们还没有达到这种水准:「这大部分还有赖更多基础性工作。为了提升这种材料的可用性,我们确实必须加以改进,让它具可加工性。」

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但尽管这项工作尚未完成,Portale 和同事也能梦想未来应用他们的聚合物:「我们认为这种材料可用作燃料电池的薄膜。也许不是你在汽车和工厂看到的大规模燃料电池,而可能偏向较小规模。如今植入式生物电子元件的应用领域(例如葡萄糖驱动的心脏节律器)正在不断扩大。在未来几年,希望找出能发挥我们聚合物作用的应用领域,因为它已具备生物相容性。」就短期而言,Portale 主要考虑的是感测器。「我们在材料测量的传导率会受环境因素(例如湿度或温度)的影响。所以如果你想在一定湿度下储存东西,可将这种聚合物放在两个电极之间,然后测量是否有任何变化。」然而,在所有这些梦想成真之前,还有很多问题需要被解决。「我非常自豪的是,我们能在分子尺度控制这些新材料,并从头开始制造。但我们仍然必须多多了解它们的能耐,看看是否能进一步改进。」

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