在工程鱿鱼基生物材料中发现热转换

图表显示了材料湿了再干时的热传导循环。

用于获得最佳光学和电学特性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DNA重复序列组成的squid激发蛋白来调节材料的热导率。

宾夕法尼亚高级光纤技术研究中心工程科学和机械主任梅利克德米雷尔教授说：“在现代技术中控制热传递——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热导率非常低，它们是热绝缘体。我们正在研究的这些基于squid的生物材料在环境湿度下的电导率较低，但可以通过设计来显著提高其热导率”。

在这种情况下，增加取决于蛋白质中系列重复的数量，并且可以是常规塑料中的4.5倍。串联是自然界中发现的重复DNA串，在这种情况下，在鱿鱼环齿中。

研究人员表示，这种生物蛋白薄膜的一个潜在用途可能是作为织物涂层，特别是运动服。这种材料在日常使用中可以非常舒适和舒适，但当实际用于繁重的活动时，穿着者产生的汗水可以“翻转”热量开关，并允许织物从穿着者的身体中带走热量。

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，并在这种情况下研究各种蛋白质对水的反应。

“在环境条件下——湿度小于35%——这些蛋白质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，”研究人员今天(8月13日)在《自然纳米技术》杂志上报告说。

然而，当薄膜被设计成具有更高的分子拓扑结构时，当它们变得更潮湿时，热导率会跳过高湿度、水或汗水。与弗吉尼亚大学和NIST大学的团队合作，研究人员发现，随着系列重复次数的增加，热导率也增加。

“因为潮湿时的导热系数与重复次数成线性关系，所以我们可以计算材料的导热系数，”德米雷尔说。“因此，我们可以制造更好的热开关、稳压器和类似于高性能设备的二极管，以解决现代技术中的问题，如制冷、数据存储、电子或纺织。”

当材料回到正常环境湿度或更低时，开关闭合，蛋白质不再能有效地导热。

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